A fémlemez lézeres vágási technológia jövője
A lézervágás az elmúlt évtizedekben is megváltozott. Először CO2 lézerek voltak. Ezek néhány évtizedig uralkodtak a legmagasabbak, amíg egy újonnan belépő nem lépett be a jelenetbe szállézerek formájában.
Mind a CO2-lézerek, mind a szálas lézerek előnyei és hátrányai - a CO2-t gyakran úgy tekintik, mint egy univerzális lézert, de néha nincs sebessége, míg a szálak általában gyorsabbak, de vastagabb anyagokat vágnak. Csak az utóbbi időben az iparágban látott rostlézerek az anyag vastagsága miatt elkezdenek felzárkózni a széndioxidra (lásd a 2014. márciusi cikket, a „Következő ugrás a szálas lézeres vágásban”).
És most, az OEM-ek a következő generációs lézeres vágórendszerek felé dolgoznak egy új típusú lézerrel, amelyet közvetlen diódás lézernek neveznek. Jelenleg azonban csak egy közvetlen diódás lézer áll rendelkezésre, amely valóban képes acél vágására. Jelenleg a legtöbb diódás lézerrendszert olyan műveletekben használják, mint a hőkezelés és a burkolat.
A Coherent szerint a HighLight 10000D, a vállalat kiemelkedő D-sorozatú közvetlen diódás lézerforrásainak része, akár 10 kW közvetlen diódás teljesítményt biztosít 975 nm-en.
Frank Gaebler, a Coherent, Inc.-nél a CO2-lézerek vezető termékmarketing-menedzsere, azt kérdezi, hogy pontosan mi a dióda-lézer, azt mondja: „Valószínűleg egy pár méteren belül van egy ülése, ha van számítógépe CD, DVD vagy Blu-Ray lejátszóval.
„Ez egy félvezető eszköz, amely a megfelelő körülmények között lézerfényt bocsát ki, nem pedig az inkonzisztens fény, mint egy LED, ami azt jelenti, hogy sokkal szűkebb pontra fókuszál.”
A Gaebler azt állítja, hogy az alsó sorban a közvetlen diódás lézerek nagyon elektromosan hatékonyak.
„Az elhelyezett villamos energia mennyisége miatt meglehetősen nagy mennyiségű optikai energiát kapunk” - fejti ki. „Ez ellentétben áll a legtöbb más lézerrel, ahol csak néhány százalékos konverziós hatékonyságot érhet el - sok energiát teszel, és meglehetősen kis mennyiségű fényt kapsz.”
Ezt a házat közvetlen diódás lézerrel hegesztettük.
Tracey Ryba, a TRUMPF Észak-Amerikában a lézerek termékmenedzsere elmagyarázza, hogy a dióda-lézerek miért különböznek egymástól.
„Nem számít, hogy melyik lézeres technológiáról beszélsz, ugyanazok a három komponensük van: az aktív közeg, a gerjesztés és az optikai üreg” - mondja. „Általában elmondható, hogy az elmúlt 10 évben a diódákat használták a rost- vagy lemezlézer szivattyúzására, de ahogy a technológia megváltozott, a sugárminőségben vagy a dióda fényerejében a dióda-technológia robbanásszerű volt. Ez drámaian javult, így most képesek vagyunk ténylegesen megvenni ezeket a szivattyú diódákat és összekapcsolni őket a szálakba. Ilyen módon már nem aktívan szivattyúzza a közeget.
„CO2-vel villamos energiát használ a gáz pumpálására; rostokkal és lemezekkel, diódákat használ a szivattyúzáshoz; és most már képesek vagyunk arra, hogy ezt a diódát, amely ezeket a médiumokat szivattyúzza, saját maga is bevegye, és közvetlenül összekapcsolja a szálba, és szállítja azt a munkadarabra. Ez az, ami a dióda technológia fejlődése volt az elmúlt öt vagy hét évben; Más szóval, a közvetlen diódás lézerek kivágják a közvetítőt, és ezáltal sokkal nagyobb hatékonyságot kínálnak.
„Ha CO2-lézereket nézel, körülbelül 10% -os fali dugó hatékonyságot kínálnak” - mondja Ryba. „A rost- és lemezlézerek körülbelül 30 százalékos fali csatlakozó hatékony égési energiával rendelkeznek, míg a diódás lézerek jelenleg körülbelül 40 százalékos fali csatlakozóval hatékonyak és valószínűleg közelebb kerülnek az 50 százalékhoz az elkövetkező években. Diódás lézerekkel alapvetően eltávolítja a lézer alkatrészeit, és valójában csak a szivattyú alkatrészét használja, így ez egy nagyon hatékony folyamat.
A megnövelt fali csatlakozó hatékonyság mellett a Gaebler rámutat arra is, hogy a diódás lézerek kevesebb hőt termelnek. „Ezzel ellentétben a CO2-lézerekkel vízzel és hűtéssel kell rendelkeznie, és a hűtőberendezések nagyobbak és bonyolultabbak, mint maga a lézer, mert el kell távolítania ezt a hőt - az a hullámhő, amely a hatékonyság miatt keletkezik a villamos energiáról a fényre. ”
A TRUMPF szerint a TruDiode 6006 6000 W teljesítményt biztosít 920-1040 nm hullámhosszon, és lézeres forrasztáshoz, mély behatolású hegesztéshez, hővezető hegesztéshez és lézeres hegesztéshez tervezték.
Jelenleg a közvetlen diódás lézerek fő alkalmazási területei a hőkezelés és a burkolat, és mindkét folyamat esetében a közvetlen diódás lézerek rendkívül hasznosak. Egyedülálló tulajdonságaik miatt lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy szelektíven melegítsenek bármilyen anyagot, amellyel dolgoznak.
A Gaebler példa a hőkezelésre. „Hevíthetsz egy fogaskereket, szerszámszegélyt vagy valami hasonlót a lézersugárral, és csak az első néhány mikronot felmelegíti, különösen azért, mert viszonylag jól felszívódik. Nem torzítja a részt, és a másik dolog az, hogy azért, mert olyan szelektíven melegíted, amint a lézert kikapcsolod, a levegő általában megállítja azt. Általában nem igényel semmilyen aktív leállást. Eltávolította az összes további lépést. Lézerrel robbantják, pontosan megrövidíti a kívánt helyet, és semmi mást, és a gém, kész. Általánosságban elmondható, hogy minimális vagy nincs szükség utólagos feldolgozásra. Ez a hatalmas előny.
A diódás lézerek minden előnyét figyelembe véve csodálkozhatunk azzal, hogy miért nem használják őket fémlemez vágásához. A válasz az, hogy szinte minden esetben a közvetlen diódás lézerek nem képesek a vágási műveletekhez szükséges fényerőt előállítani.
- Mindenki azon dolgozik, mint a végső cél. Nem csak a TRUMPF-et, hanem az összes céget ”- mondja Ryba. „Már képesek vagyunk laboratóriumi környezetben, így most csak az ipari szintre jut. A technológia javult a diódák nagyobb fényerejében. Ez a technológia minden évben megváltozik, és a technológia fejlődése során a piacra kerül. ”
A Ryba azt jósolja, hogy a következő öt évben a munka üzletek közvetlen diódás lézereket láthatnak, amelyek képesek piacra vágni az acélt. Előfordulhat, hogy sokkal hamarabb is megtörténik, de mindenesetre a következő évek nagyon érdekesek lesznek a lézeres vágástechnológiában, és a táj hamarosan forradalmas lesz.
