1. laser de disco
A proposta do conceito de design do Laser de Disco resolveu eficazmente o problema do efeito térmico dos lasers de estado sólido e alcançou a combinação perfeita de alta potência média, alta potência de pico, alta eficiência e alta qualidade do feixe. Os lasers de disco tornaram-se uma nova fonte de luz laser insubstituível para processamento nas áreas de automóveis, navios, ferrovias, aviação, energia e outras. A atual tecnologia de laser de disco de alta potência possui uma potência máxima de 16 quilowatts e uma qualidade de feixe de 8 mm milirradianos, o que possibilita soldagem a laser remota por robôs e corte a laser de alta velocidade em grandes formatos, abrindo amplas perspectivas para lasers de estado sólido no campo da usinagem.processamento a laser de alta potênciaMercado de aplicativos.
Vantagens dos lasers de disco:
1. Estrutura modular
O laser de disco adota uma estrutura modular, e cada módulo pode ser substituído rapidamente no local. O sistema de refrigeração e o sistema de guia de luz são integrados à fonte de laser, resultando em uma estrutura compacta, dimensões reduzidas e instalação e configuração rápidas.
2. Excelente qualidade do feixe e padronização
Todos os lasers de disco TRUMPF acima de 2 kW possuem um produto de parâmetro de feixe (BPP) padronizado em 8 mm/mrad. O laser é invariável a mudanças no modo de operação e é compatível com todas as ópticas TRUMPF.
3. Como o tamanho do ponto focal no laser de disco é grande, a densidade de potência óptica suportada por cada elemento óptico é pequena.
O limiar de dano do revestimento de elementos ópticos é geralmente de cerca de 500 MW/cm², e o limiar de dano do quartzo é de 2 a 3 GW/cm². A densidade de potência na cavidade ressonante do laser de disco TRUMPF é geralmente inferior a 0,5 MW/cm², e a densidade de potência na fibra de acoplamento é inferior a 30 MW/cm². Uma densidade de potência tão baixa não causa danos aos componentes ópticos nem produz efeitos não lineares, garantindo assim a confiabilidade operacional.
4. Adotar um sistema de controle de feedback em tempo real da potência do laser.
O sistema de controle de feedback em tempo real mantém a potência que chega à peça em T estável, e os resultados do processamento apresentam excelente repetibilidade. O tempo de pré-aquecimento do laser de disco é praticamente zero, e a faixa de potência ajustável é de 1% a 100%. Como o laser de disco resolve completamente o problema do efeito de lente térmica, a potência do laser, o tamanho do ponto e o ângulo de divergência do feixe permanecem estáveis em toda a faixa de potência, e a frente de onda do feixe não sofre distorção.
5. A fibra óptica pode ser conectada e utilizada sem que o laser precise se deslocar para outro local.
Quando uma fibra óptica falha, a substituição requer apenas o fechamento do caminho óptico da fibra afetada, sem necessidade de desligar o equipamento. As demais fibras ópticas continuarão a emitir luz laser. A substituição da fibra óptica é simples e rápida, bastando conectar e usar, sem necessidade de ferramentas ou ajustes de alinhamento. Um dispositivo de proteção contra poeira na entrada impede a entrada de partículas na área dos componentes ópticos.
6. Seguro e confiável
Durante o processamento, mesmo que a emissividade do material processado seja tão alta que a luz do laser seja refletida de volta para o laser, isso não afetará o próprio laser nem o resultado do processamento, e não haverá restrições quanto ao material processado ou ao comprimento da fibra. A segurança da operação do laser foi comprovada pela certificação de segurança alemã.
7. O módulo de diodo de bombeamento é mais simples e rápido.
O conjunto de diodos montado no módulo de bombeamento também possui construção modular. Os módulos de diodos têm longa vida útil e garantia de 3 anos ou 20.000 horas. Não há necessidade de interrupção da produção, seja para uma substituição planejada ou para uma substituição imediata devido a uma falha repentina. Quando um módulo falha, o sistema de controle emite um alarme e aumenta automaticamente a corrente dos outros módulos para manter a potência de saída do laser constante. O usuário pode continuar trabalhando por dez ou até dezenas de horas. A substituição dos módulos de diodos de bombeamento no local de produção é muito simples e não requer treinamento do operador.
Os lasers de fibra, assim como outros lasers, são compostos por três partes: um meio ativo (fibra dopada) que pode gerar fótons, uma cavidade ressonante óptica que permite que os fótons sejam realimentados e amplificados ressonantemente no meio ativo e uma fonte de bombeamento que excita as transições de fótons.
Características: 1. A fibra óptica possui uma alta relação "área/volume", boa dissipação de calor e pode operar continuamente sem refrigeração forçada. 2. Como meio de guia de ondas, a fibra óptica possui um pequeno diâmetro de núcleo e é propensa a alta densidade de potência em seu interior. Portanto, os lasers de fibra óptica apresentam maior eficiência de conversão, menor limiar, maior ganho e largura de linha mais estreita, além de apresentarem menor perda de acoplamento. 3. Devido à sua boa flexibilidade, os lasers de fibra óptica são pequenos, flexíveis, compactos, econômicos e fáceis de integrar em sistemas. 4. A fibra óptica também possui diversos parâmetros ajustáveis e alta seletividade, permitindo obter uma ampla faixa de sintonia, boa dispersão e estabilidade.
Classificação de lasers de fibra:
1. Laser de fibra dopada com terras raras
2. Elementos de terras raras dopados em fibras ópticas ativas atualmente relativamente maduras: érbio, neodímio, praseodímio, túlio e itérbio.
3. Resumo do laser de espalhamento Raman estimulado por fibra: O laser de fibra é essencialmente um conversor de comprimento de onda, capaz de converter o comprimento de onda da bomba em luz de um comprimento de onda específico e emiti-la na forma de laser. Do ponto de vista físico, o princípio da amplificação da luz consiste em fornecer ao material de trabalho luz com um comprimento de onda que ele possa absorver, de modo que o material absorva energia de forma eficaz e seja ativado. Portanto, dependendo do material dopado, o comprimento de onda de absorção correspondente também varia, assim como os requisitos de comprimento de onda da luz de bombeamento.
2.3 Laser semicondutor
O laser semicondutor foi excitado com sucesso em 1962 e alcançou emissão contínua à temperatura ambiente em 1970. Posteriormente, após melhorias, foram desenvolvidos lasers de dupla heterojunção e diodos laser com estrutura em faixa (diodos laser), amplamente utilizados em comunicações por fibra óptica, discos ópticos, impressoras a laser, scanners a laser e ponteiros laser. Atualmente, são os lasers mais produzidos. As vantagens dos diodos laser são: alta eficiência, tamanho reduzido, leveza e baixo custo. Em particular, a eficiência do tipo poço quântico múltiplo é de 20 a 40%, e o tipo PN também atinge valores entre 15% e 25%. Em resumo, a alta eficiência energética é sua principal característica. Além disso, seu comprimento de onda de emissão contínua abrange a faixa do infravermelho à luz visível, e produtos com saída de pulso óptico de até 50 W (largura de pulso de 100 ns) também foram comercializados. É um exemplo de laser muito fácil de usar como lidar ou fonte de luz de excitação. De acordo com a teoria das bandas de energia dos sólidos, os níveis de energia dos elétrons em materiais semicondutores formam bandas de energia. A banda de alta energia é a banda de condução, a de baixa energia é a banda de valência, e as duas bandas são separadas pela banda proibida. Quando os pares elétron-buraco em não equilíbrio introduzidos no semicondutor se recombinam, a energia liberada é irradiada na forma de luminescência, que é a luminescência de recombinação dos portadores.
Vantagens dos lasers semicondutores: tamanho reduzido, peso leve, operação confiável, baixo consumo de energia, alta eficiência, etc.
2.4laser YAG
O laser YAG, um tipo de laser, é uma matriz laser com excelentes propriedades abrangentes (ópticas, mecânicas e térmicas). Como outros lasers de estado sólido, os componentes básicos dos lasers YAG são o material de trabalho do laser, a fonte de bombeamento e a cavidade ressonante. No entanto, devido aos diferentes tipos de íons ativados dopados no cristal, às diferentes fontes de bombeamento e métodos de bombeamento, às diferentes estruturas da cavidade ressonante utilizadas e a outros dispositivos estruturais funcionais empregados, os lasers YAG podem ser divididos em muitos tipos. Por exemplo, de acordo com a forma de onda de saída, podem ser divididos em laser YAG de onda contínua, laser YAG de frequência repetida e laser pulsado, etc.; de acordo com o comprimento de onda de operação, podem ser divididos em laser YAG de 1,06 μm, laser YAG com frequência dobrada, laser YAG com deslocamento de frequência Raman e laser YAG sintonizável, etc.; de acordo com a dopagem, diferentes tipos de lasers podem ser divididos em lasers Nd:YAG, lasers YAG dopados com Ho, Tm, Er, etc.; De acordo com o formato do cristal, eles são divididos em lasers YAG em forma de bastão e em forma de placa; de acordo com as diferentes potências de saída, podem ser divididos em lasers YAG de alta potência e de baixa e média potência, etc.
A máquina de corte a laser YAG sólido expande, reflete e focaliza o feixe de laser pulsado com um comprimento de onda de 1064 nm, irradiando e aquecendo a superfície do material. O calor da superfície difunde-se para o interior por condução térmica, e a largura, a energia, a potência de pico e a repetição do pulso de laser são controladas digitalmente com precisão. A frequência e outros parâmetros permitem fundir, vaporizar e evaporar instantaneamente o material, possibilitando o corte, a soldagem e a perfuração de trajetórias predeterminadas através do sistema CNC.
Características: Esta máquina possui excelente qualidade de feixe, alta eficiência, baixo custo, estabilidade, segurança, maior precisão e alta confiabilidade. Ela integra funções de corte, soldagem, perfuração e outras em um único equipamento, tornando-se ideal para processamento flexível, preciso e eficiente. Apresenta alta velocidade de processamento, alta eficiência, bom custo-benefício, fendas pequenas e retas, superfície de corte lisa, grande relação profundidade/diâmetro e mínima deformação térmica em relação aspecto/largura, podendo processar diversos materiais, como duros, quebradiços e macios. Não há problemas de desgaste ou substituição de ferramentas durante o processamento, e não há alterações mecânicas. É fácil de automatizar. Permite processamento em condições especiais. A eficiência da bomba é alta, chegando a cerca de 20%. Com o aumento da eficiência, a carga térmica do meio laser diminui, melhorando significativamente a qualidade do feixe. Possui longa vida útil, alta confiabilidade, tamanho compacto e peso leve, sendo adequada para aplicações de miniaturização.
Aplicação: Adequado para corte, soldagem e perfuração a laser de materiais metálicos, como aço carbono, aço inoxidável, aço liga, alumínio e suas ligas, cobre e suas ligas, titânio e suas ligas, ligas de níquel-molibdênio e outros materiais. Amplamente utilizado nas indústrias de aviação, aeroespacial, armamentos, naval, petroquímica, médica, instrumentação, microeletrônica, automotiva e outras. Além de melhorar a qualidade do processamento, também aumenta a eficiência do trabalho; o laser YAG também pode fornecer um método de pesquisa preciso e rápido para estudos científicos.
Em comparação com outros lasers:
1. O laser YAG pode operar tanto em modo pulsado quanto em modo contínuo. Sua saída pulsada permite a obtenção de pulsos curtos e ultracurtos por meio das tecnologias de comutação Q e bloqueio de modo, ampliando assim sua faixa de operação em comparação com os lasers de CO2.
2. Seu comprimento de onda de saída é de 1,06 µm, que é exatamente uma ordem de magnitude menor que o comprimento de onda do laser de CO2, de 10,06 µm, portanto, possui alta eficiência de acoplamento com metal e bom desempenho de processamento.
3. O laser YAG possui estrutura compacta, é leve, fácil e confiável de usar e requer pouca manutenção.
4. O laser YAG pode ser acoplado a fibra óptica. Com a ajuda de um sistema de multiplexação por divisão de tempo e divisão de potência, um único feixe de laser pode ser facilmente transmitido para múltiplas estações de trabalho ou estações de trabalho remotas, o que facilita a flexibilidade do processamento a laser. Portanto, ao selecionar um laser, é preciso considerar diversos parâmetros e as necessidades específicas de cada aplicação. Somente assim o laser poderá atingir sua máxima eficiência. Os lasers Nd:YAG pulsados fornecidos pela Xinte Optoelectronics são adequados para aplicações industriais e científicas. Confiáveis e estáveis, esses lasers Nd:YAG pulsados oferecem potência de saída de até 1,5 J a 1064 nm com taxas de repetição de até 100 Hz.
Data da publicação: 17 de maio de 2024
