در آغاز سال 2009 ، مردم در صنعت پردازش مواد شروع به نگاه كردن به لیزرهای پالس كردند كه می توانند قدرت اوج بالایی را فراهم كنند ، و لیزرهای مداوم با قدرت بالاتر. قدرت اوج چنین لیزرهایی به طور کلی می تواند به 3 کیلو وات برسد و متوسط قدرت آن 300 وات است. جهش در فن آوری منجر به اوج بالاتر و قدرت متوسط شده است. امروزه قدرت های حداکثر حداکثر 20 کیلو وات ، قدرت متوسط 2 کیلو وات و لیزرهای مداوم با قدرت فوق العاده بالا معرفی شده اند. به روزرسانی مداوم نیرو ، لیزر فیبر را به مرحله پردازش دستگاه هوافضا سوق داده است.
در مقایسه با لیزرهای Nd: YAG سنتی ، لیزرهای فیبر به طور قابل توجهی بازده تبدیل الکترو نوری و روشنایی پرتو (عملکرد تک حالت یا کم بیت) را بهبود بخشیده و نیازی به پیش گرم شدن ندارند. وقتی نیرو تغییر می کند ، خواه حالت صاف (همانطور که در شکل نشان داده شده است) (1) یا حالت گاوسی ، قطر نقطه همیشه پایدار می ماند ، در همان زمان ، فرکانس پالس بالاتر است ، و تنظیم زمان واقعی پارامترها قوی تر است. از آنجا که لیزر فیبر برای برانگیختگی از emitter single استفاده می کند ، از لحاظ قابلیت اطمینان ، پایداری نیرو و انعطاف پذیری نسبت به لیزرهای پمپ فلش از جهش کیفی برخوردار است.
با توجه به روشهای کاربرد انعطاف پذیر و متنوع لیزرهای فیبر ، نه تنها می توان آنها را به عنوان ماشینهای جدید نصب کرد بلکه خطوط تولید موجود را نیز می توان ارتقا داد ، بنابراین آنها بیشتر و بیشتر سهام بازار را اشغال می کنند. کلیه سیستمهای تولید قبلی با استفاده از لیزرهای Nd: YAG می توانند به لیزرهای فیبر تبدیل شوند.
نیاز به حفاری در حمل و نقل هوایی
صنعت هوا فضا بدون شک صنعت دیگری است که از لیزرهای فیبر سود فراوانی داشته است. در صنعت حمل و نقل هوایی فعلی ، یک موتور توربین ممکن است به اندازه میلیون ها سوراخ داشته باشد ، که عمدتاً برای کمک به دستگاه در دفع حرارت به موقع در طی کار استفاده می شود. ضخامت ، زاویه ، قطر و شکل سوراخ ها متفاوت است. در زمینه برنامه های حفاری هوافضا ، لیزر جدید فیبر گزینه ای سریعتر ، انعطاف پذیرتر ، با ثبات تر و مقرون به صرفه تر است.
دو روش اصلی برای تولید سوراخ های خنک کننده برای وسایل حمل و نقل هوایی وجود دارد: یکی استفاده از پالس های متعدد برای ایجاد سوراخ های مته با توجه به دیافراگم مورد نیاز (حفاری پالس). مورد دیگر استفاده از لکه های کوچک برای حرکت پرتو در یک محدوده دایره ای برای تشکیل سوراخ مته (سوکت) است. در کل ، سوکت آهسته تر است ، اما شکل آن کامل تر است. در برخی برنامه ها فقط سوراخ های آستین قابل انتخاب هستند. این سوراخ ها معمولاً دارای قطر 0.015-0.030in هستند. همچنین در زمینه حمل و نقل هوایی یک حفر مخصوص حفاری نیز وجود دارد که یک سوراخ فن شکل است که سوراخ محدود کننده جریان را به هم وصل می کند. این سوراخ های فن شکل خروجی هوای خنک کننده هستند ، هدف این است که برای دستیابی به اثر خنک کننده بهتر ، همان جریان هوا را به یک منطقه بزرگتر هدایت کنید. در حال حاضر ، عمدتاً مراحل زیر برای تولید سوراخ های پنکه ای وجود دارد: اولین مورد ، لیزر Q-switched spot کوچک + اسکنر است. از اسکنر برای اسکن شکل در خروجی دهانه استفاده می شود. استفاده از این روش برای پردازش سوراخ به شکل فن ، به دو دستگاه نیاز دارد تا به طور جداگانه کار کنند. روش دوم کاهش اندازه لکه برای ایجاد مخروط ، و سپس استفاده از لانه CNC است ، اما این روش بسیار کندتر از "روش دو مرحله ای" مجهز به اسکنر است. روش سوم استفاده از فناوری حفاری EDM است و پس از ایجاد سوراخ محدودیت ، سوراخی به شکل فن ایجاد می شود. جلوگیری از لایه برداری از پوشش سد حرارتی هنگام حفر سوراخ فن شکل ، بسیار مهم است و اکنون بیشتر دستگاه ها دارای پوشش سد حرارتی هستند.
برنامه های حفاری هوایی - لیزرهای فیبر
در مقایسه با لیزرهای پالس Nd: YAG ، مزایای لیزرهای فیبر کاملاً مشهود است. اول ، منبع پمپ لیزر فیبر به جای یک فلاش یک دیود است ، بنابراین می تواند یک موج مربع کامل را تشکیل دهد. دوم ، لیزر Nd: YAG با استفاده از پمپ فلش کند می شود ، بنابراین بخشی از انرژی لیزر همیشه در زیر آستانه تبخیر ناحیه مورد نظر است. این بخش از انرژی باعث ذوب مواد می شود و باعث می شود که پوشش مانع حرارتی از بین نرود. برای پاسخگویی به مشخصات لایه بازآزمایی ، دوره پالس باید کمتر از 1 میلی ثانیه باشد. در این راستا ، لیزرهای فیبر یک مزیت مطلق دارند ، زیرا می تواند باعث ایجاد موج موج مربع شود ، بنابراین استفاده از پالس 10 میلی متر می تواند نیازهای تجهیزات هواپیمایی را برای مشخصات مجدد و ترک آن برآورده سازد.
ما به عنوان نمونه از یک محفظه احتراق استفاده می کنیم. هنگام استفاده از حفاری پالس ، محفظه احتراق چندین بار به طور همزمان در طی فرایند حفاری می چرخد. در این حالت ، 5 پالس برای سوراخ کردن از طریق آن لازم است و از 2 پالس دیگر برای شکل گیری سوراخ به شکل فن استفاده می شود. معمولاً حداکثر فرکانس تکرار این لیزر 10 پالس در ثانیه است. لیزر فیبر با یک پالس طولانی می تواند سوراخ فن ایجاد کند. اگر در همان دوره پالس و انرژی پالس مانند لیزر Nd: YAG استفاده شود ، سرعت می تواند به 10 برابر اصلی برسد. خواه تک یا دو پالس طولانی یا چند پالس ، کیفیت حفاری یکسان حاصل شود. علاوه بر این ، لیزر فیبر همچنین می تواند دوره نبض را در طول و بعد از حفر تنظیم کند ، به جای استفاده از پالس های متعدد در تمام مدت ، که برای جلوگیری از آسیب به بدن مفید است.
ویژگی لیزر فیبر کورپد این است که می تواند در حالت تخت بالا تولید شود ، در حالی که لیزر Nd: YAG تقریباً حالت گاوسی است. بنابراین ، به لطف حالت صاف ، تمام انرژی اولی از آستانه تبخیر فراتر می رود ، در حالی که بخش قابل توجهی از دومی زیر آستانه است. مطالعات نشان داده اند که برای دستیابی به همان اثر حفاری در همان شرایط ، لیزرهای فیبر به انرژی کمتری نیاز دارند. دلیل آن موج مربع + حالت حالت صاف است. دقیقاً به همین دلیل است که لیزرهای فیبر در حفاری کارایی بیشتری دارند و از نظر حرارتی نیز آسیب کمتری دارند. با خسارت حرارتی کمتری ، هم لایه برداری روکش و هم تغییر شکل مجدد بهبود می یابد.
یکی از دلایلی که لیزرهای Nd: YAG توجه زیادی را به خود جلب کرده است ، ویژگی های منحصر به فرد پرتو پرتو است. با افزایش یا کاهش قدرت می توان اندازه نقطه را تغییر داد. تا زمانی که فوکوس مجدداً مورد استفاده قرار گیرد ، دیافراگم مورد نیاز حاصل می شود. برخی از لیزرهای Nd: YAG یک تلسکوپ فوکوس داخلی را برای تغییر زاویه واگرایی پرتو یکپارچه می کنند ، اما این تنظیم نیاز به درجه بالایی از حرفه ای بودن اپراتور ، وقت گیر و پارامترهای صحیح دارد ، بنابراین بسیاری از افراد به این روش خوشبین نیستند. در این مرحله ، لیزر فیبر درست برعکس است. از آنجا که شکل فوکوس آن کاملاً دایره ای است ، در هنگام افزایش یا کاهش قدرت ، تغییری ایجاد نمی کند و اگر یک تلسکوپ مقیاس پذیر در سیستم قرار بگیرد ، قادر خواهد بود به طور مستقیم اندازه نقطه کانونی را هنگام حفاری پرواز تغییر دهد. دامنه معمولاً 3-1 است.
انعطاف پذیری لیزرهای فیبر بسیار بالاتر از لیزرهای Nd: YAG است. این امر عمدتاً به این دلیل است که دیودهای پرمصرف سابق می توانند دوره پالس و سطح قدرت را هنگام حفاری پرواز تغییر دهند ، به اپراتورها این امکان را می دهد تا از سطوح مختلف نیرو و دوره های پالس مختلف برای ایجاد توالی پالس مورد نظر استفاده کنند. به عنوان مثال ، با قدرت کم ، پالس کوتاه شروع کنید و سپس بر اساس نیازهای حفاری خاص ، قدرت و پالس را به ترتیب دنبال کنید. از آنجا که لیزرهای فیبر می توانند ضمن تنظیم اندازه نقطه و دوره پالس (پایین تر از 10 میکرومتر) قدرت اوج بالایی را در محدوده kW فراهم کنند ، تنها یک دستگاه کافی است.
هنگام استفاده از فن آوری آستین ، سرعت پردازش لیزر فیبر می تواند 10 برابر لیزر پالس Nd: YAG با لامپ پمپ برسد. نه تنها این ، لیزر فیبر همچنین می تواند در هنگام حفاری در پرواز به یک خروجی مداوم تا 2 کیلو وات تبدیل شود تا به برش با سرعت بالا برسد. برای برخی از طرح های احتراق ، این تعداد می تواند بیشتر شود. به طور خلاصه ، لیزرهای فیبری پالس برای برش صفحات ضخیم تر و برنامه های حفاری با سرعت بالا ایده آل هستند.
