Početkom 2009. godine ljudi u industriji prerade materijala počeli su gledati pulsne lasere koji mogu pružiti visoku vršnu snagu, i kontinuirane lasere s većom razinom snage. Vršna snaga takvih lasera općenito može dostići 3 kW, a prosječna snaga je 300 W. Skokovi u tehnologiji doveli su do većih vršnih i prosječnih snaga. Danas su uvedene vršne snage do 20kW, prosječne snage 2kW i kontinualni laseri ultra velike snage. Neprekidno ažuriranje snage gurnulo je vlaknasti laser u fazu obrade vazduhoplovnih uređaja.
U usporedbi s tradicionalnim Nd: YAG laserima, laseri s vlaknima značajno su poboljšali efikasnost elektro-optičke pretvorbe i svjetlinu snopa (jednostruki ili slabo bitni rad) i ne zahtijevaju predgrijavanje. Kad se snaga promijeni, bilo da se radi o ravnom vrhu (kao što je prikazano na slici) (1)) ili Gaussovom modu, promjer točke uvijek ostaje stabilan, u isto vrijeme je frekvencija impulsa veća i realno vrijeme podešavanja parametara je jače. Budući da vlaknasti laser koristi jedan odašiljač za uzbuđenje, on ima kvalitativni skok u pogledu pouzdanosti, stabilnosti napajanja i fleksibilnosti u odnosu na lasere s bljeskalicom.
S obzirom na fleksibilne i raznolike metode primjene fiber lasera, ne samo da se mogu instalirati kao novi strojevi, već se mogu nadograditi i postojeće proizvodne linije, tako da zauzimaju sve više i više tržišnih udjela. Svi prethodni proizvodni sustavi koji koriste Nd: YAG lasere mogu se pretvoriti u vlaknaste lasere.
Potrebe za bušenjem u vazduhoplovstvu
Vazduhoplovna industrija nesumnjivo je još jedna industrija koja je imale veliku korist od lasera s vlaknima. U trenutnoj zrakoplovnoj industriji, turbinski motor može imati čak milijun rupa, koji se uglavnom koriste kako bi se uređaj ispravno raspršio tijekom rada. Debljina, ugao, prečnik i oblik rupa variraju. U području primjene zrakoplovnog bušenja, novi vlaknasti laser je brža, fleksibilnija, stabilnija i ekonomičnija opcija.
Postoje dva glavna načina izrade rupa za hlađenje zrakoplovnih uređaja: jedan je upotreba više impulsa za formiranje rupa za bušenje u skladu s potrebnim otvorima (pulsno bušenje); drugi je korištenje malih mrlja za pomicanje grede u kružnom rasponu kako bi se formirala bušilica (Socket). Sve u svemu, utičnica je sporija, ali oblik je savršeniji. U nekim aplikacijama mogu se odabrati samo rupe za rukave. Te rupe obično imaju promjer od 0,015-0,030in. U vazduhoplovnom polju postoji i poseban zahtjev za bušenje, a to je otvor u obliku ventilatora koji spaja rupu koja ograničava struju. Ove rupe u obliku ventilatora izlaze rashladni zrak, svrha je preusmjeriti isti protok zraka u veće područje kako bi se postigao bolji učinak hlađenja. Trenutno postoje uglavnom sljedeći postupci za izradu rupa u obliku ventilatora: prvi je mali točkasti Q-switched laser + skener. Skener se koristi za skeniranje oblika na izlazu na otvoru. Upotreba ove metode za obradu otvora u obliku ventilatora zahtijeva da dvije mašine rade odvojeno. Druga metoda je smanjiti veličinu mjesta kako bi se stvorio konus, a zatim se upotrebljavaju CNC gniježđenje, ali ova metoda je mnogo sporija od "dvostupanjske metode" opremljene skenerom; Treća metoda je upotreba EDM tehnologije bušenja i dodavanje rupe u obliku ventilatora nakon formiranja restriktivne rupe. Vrlo je važno izbjeći ljuštenje termičke pregrade prilikom bušenja rupe u obliku ventilatora, a većina uređaja sada ima termički zaštitni premaz.
Aplikacije za vazdušno bušenje - laseri sa vlaknima
U odnosu na Nd: YAG impulse lasere, prednosti fiber lasera su očite. Prvo, izvor pumpe vlaknima lasera je dioda, a ne bljeskalica, tako da može formirati savršen kvadratni val. Drugo, Nd: YAG laser pomoću bljeskalice usporava, tako da je dio energije lasera uvijek ispod praga isparavanja ciljnog područja. Ovaj dio energije će rastopiti materijal i uzrokovati da se sloj toplotne barijere oguljuje. Da bi se zadovoljile specifikacije prenovljenog sloja, vrijeme impulsa mora biti manje od 1 ms. U tom pogledu vlaknasti laseri imaju apsolutnu prednost, jer mogu stvarati kvadratne valne oblike talasa, pa upotreba impulsa od 10 ms može zadovoljiti zahtjeve zrakoplovne opreme za preinake i pucanja specifikacija.
Kao primjer koristimo komoru za izgaranje. Kada se koristi pulsno bušenje, komora za sagorevanje će se nekoliko puta istodobno okretati tokom procesa bušenja. U ovom slučaju je potrebno 5 impulsa za bušenje, a još 2 impulsa koriste se za oblikovanje rupe u obliku ventilatora. Maksimalna frekvencija ponavljanja ovog lasera je 10 impulsa / sekundi. Laser od vlakana može formirati otvor za ventilator s dugim pulsom. Ako se koristi isto razdoblje pulsa i energija pulsa kao i Nd: YAG laser, brzina može doseći 10 puta veću od izvorne. Bilo da se radi o jednom ili dva dugačka ili više impulsa, može se dobiti jednaka kvaliteta bušenja. Osim toga, vlaknasti laser također može prilagoditi razdoblje pulsa tokom i nakon bušenja, umjesto da koristi više impulsa cijelo vrijeme, što je korisno kako bi se izbjeglo oštećenje tijela.
Karakteristika lasera sa vlaknima od okidanog vlakna je što može emitirati u ravnom vrhu, dok je Nd: YAG laser otprilike Gaussovog načina. Stoga, zahvaljujući načinu ravna ploča, cijela energija prvog premašuje prag isparavanja, dok je značajan dio potonjeg ispod praga. Studije su pokazale da su za postizanje istog efekta bušenja pod istim uvjetima laserima s vlaknima potrebno manje energije. Razlog je kvadratni val + ravni gornji mod. Upravo zbog ove karakteristike laseri od vlakana su efikasniji u bušenju i manje termički oštećeni. Uz manje termičkih oštećenja, poboljšati će se i ljuštenje premaza i preuređivanje.
Jedan od razloga zašto su Nd: YAG laseri privukli veliku pažnju su jedinstvena svojstva odstupanja snopa. Veličina tačke može se menjati s povećanjem ili smanjenjem snage. Sve dok se fokusiranje fokusira, može se postići potreban otvor. Neki Nd: YAG laseri integriraju unutarnji teleskop za fokusiranje kako bi promijenili kut divergencije snopa, ali ovo podešavanje zahtijeva visok stupanj profesionalizma operatera, dugotrajan i ispravan parametar, tako da mnogi ljudi nisu optimistični zbog ove metode. U ovom trenutku, vlaknasti laser je upravo suprotno. Budući da je njegov fokusni oblik savršeno kružni, neće se mijenjati kada se snaga poveća ili smanji, a ako se u sistem postavi skalabilni teleskop, on će moći izravno mijenjati veličinu žarišta tijekom bušenja leta. Raspon je obično 3-1.
Fleksibilnost lasera s vlaknima daleko je veća od Nd: YAG lasera. To je uglavnom zbog toga što nekadašnje visokoodgovarajuće diode mogu promijeniti razdoblje impulsa i razinu snage tijekom bušenja leta, omogućujući operaterima da koriste različite razine snage i razdoblja impulsa za stvaranje željenog slijeda impulsa. Na primjer, započnite s niskom snagom, kratkim impulsom, a zatim povećajte snagu i puls u nizu na osnovu posebnih zahtjeva bušenja. Budući da vlaknasti laseri mogu pružiti visoku vršnu snagu u rasponu kW uz podešavanje veličine tačke i perioda pulsa (do 10 μs), dovoljan je samo jedan stroj.
Kada koristite tehnologiju rukava, brzina obrade vlaknastog lasera može dostići 10 puta veću brzinu Nd: YAG pulsnog lasera sa pumpom. I ne samo to, vlaknasti laser se također može pretvoriti u kontinuirani izlaz snage do 2kW prilikom bušenja u letu kako bi se postiglo rezanje velike brzine. Za neke modele izgaranja, ovaj se broj može dodatno poboljšati. Ukratko, impulsni laseri s laserima idealni su za rezanje debljih ploča i velike brzine bušenja.
