Бъдещето на технологията за лазерно рязане на метални листове
През последните няколко десетилетия лазерното рязане също се е променило. Първо имаше CO2 лазери. Те царуваха в продължение на няколко десетилетия, докато един новодошъл влезе на сцената под формата на оптични лазери.
Както CO2 лазерите, така и оптичните лазери имат своите предимства и недостатъци - CO2 често се възприема като универсален лазер, но понякога му липсва скорост, докато влакната обикновено са по-бързи, но се сблъскват с бариера при рязане на по-дебели материали. Едва наскоро в индустрията се виждат оптични лазери, които започват да достигат до CO2 по отношение на дебелините на материалите (вижте нашата статия от март 2014 г., „Следващият скок при рязане с влакнест лазер“).
И сега, производители на оригинално оборудване работят за следващото поколение системи за лазерно рязане, използвайки нов тип лазер, наречен директно диоден лазер. Въпреки това, в момента има само един директно диоден лазер, който всъщност може да реже стомана. Засега повечето диодни лазерни системи се използват в операции като топлинна обработка и облицовка.
Според Кохерент, HighLight 10000D, част от фирмената линия D-серия от директни диодни лазерни източници, осигурява до 10 kW директна диодна мощност при 975 nm.
Помолен да обясни какво точно са диодните лазери, Франк Гайлер, старши мениджър маркетинг на CO2 за CO2 лазери в Coherent, Inc., казва: „Вероятно вече сте седнали на няколко крачки от вас, ако имате компютър с CD, DVD или Blu-Ray плейър.
"Това е полупроводниково устройство, което при подходящи условия излъчва лазерна светлина, а не несвързана светлина като светодиод, което означава, че може да бъде фокусирано на много по-тясно място."
Gaebler продължава да казва, че крайният резултат е, че директните диодни лазери са много електрически ефективни.
"За количеството електроенергия, което сте пуснали, получавате достатъчно количество оптична сила", допълва той. "Това е в контраст с повечето други видове лазери, където може да получите само няколко процента ефективност на преобразуване - поставяте много енергия и получавате сравнително малко количество светлина."
Този корпус е заварен с директно диоден лазер.
Трейси Риба, продуктов мениджър за лазери в TRUMPF North America, обяснява какво прави диодните лазери толкова различни.
"Независимо от лазерната технология, за която говорите, те имат същите три компонента: активната среда, възбуждането и оптичната кухина", казва той. „Обикновено през последните 10 години диодите са били използвани за изпомпване на влакното или дисковия лазер, но тъй като технологията се е променила, видяхме експлозия на диодни технологии в качеството на лъча или яркостта на диода. Това се е подобрило драматично, така че сега сме в състояние да вземем тези помпени диоди и да ги свържем направо във влакната. По този начин вече не активно изпомпвате средата.
„С въглероден диоксид използвате електроенергия, за да изпомпвате газа; с фибри и диск, вие използвате диоди за изпомпване; и сега ние всъщност можем да вземем този диод, който изпомпва тези среди, да вземем диодната светлина и да го комбинираме директно в влакното и да го предадем на работната част. Това е точно това, което еволюцията на диодната технология е била през последните пет или седем години; С други думи, директните диодни лазери изрязват посредниците и по този начин предлагат много по-високи нива на ефективност.
„Ако търсите СО2 лазери, те предлагат около 10% ефективност на стена,” казва Ryba. „Оптичните и дискови лазери са с около 30% ефективна енергия за изгаряне на стена, докато диодните лазери в момента са около 40% ефективни при стенен щепсел и вероятно приближават до 50% през следващите години. С диодни лазери, основно премахвате части от лазера и всъщност просто използвате помпата, така че става много ефективен процес. "
Заедно с увеличената ефективност на стената, Gaebler посочва също, че диодните лазери генерират по-малко топлина. „За разлика от това, че с CO2 лазерите трябва да имате вода и охлаждане, а охлаждащите апарати са по-големи и по-сложни от самия лазер, защото трябва да премахнете цялата тази топлина - тази вълна, която се произвежда поради неефективността на преобразуването от електричество в светлина. "
Според TRUMPF, TruDiode 6006 осигурява 6000 W мощност при дължина на вълната 920-1040 nm, и е предназначен за лазерно спояване, дълбоко проникване, заваряване и лазерно заваряване на пластмаси.
Понастоящем основните приложения на директните диодни лазери са топлинна обработка и облицовка, а за двата процеса директно-диодните лазери са изключително полезни. Като се имат предвид техните уникални свойства, те позволяват на потребителите да селективно нагряват какъвто и да е материал, с който работят.
Gaebler дава пример за топлинна обработка. - С този лазерен лъч можете да загреете зъб на зъбни колела, ръба на инструмента или нещо подобно и то загрява само първите няколко микрона, особено защото се абсорбира сравнително добре. Вие не изкривявате тази част, а другото е, че защото го отоплявате толкова селективно, щом изключите лазера, въздухът обикновено го гаси. По принцип не се изисква никакво активно охлаждане. Вие сте премахнали всички тези допълнителни стъпки. Той е взривен с лазер, втвърдява точно мястото, което искате, и нищо друго, и бум, сте готови. По принцип е необходима минимална или никаква допълнителна обработка. Това е огромното предимство. "
Като се имат предвид всички предимства на диодните лазери, може да се чуди защо все още не се използват за рязане на ламарина. Отговорът е, че в почти всички случаи директните диодни лазери не са в състояние да произведат необходимата за рязане яркост.
„Всеки работи върху това като крайна цел. Не само TRUMPF, но и всички компании, ”казва Ryba. - Вече сме в състояние да го направим в лабораторен тип среда, така че сега става въпрос за индустриално ниво. Технологията е подобрена в получаването на по-висока яркост от диоди. Тази технология се променя всяка година и когато технологията се развива, ние ще я доведем до пазара. ”
Ryba прогнозира, че работни места биха могли да видят директни диодни лазери, способни да режат стоманата на пазара през следващите пет години. Може дори да се случи много по-рано, но във всеки случай следващите няколко години ще бъдат много интересни за технологията за лазерно рязане, а пейзажът предстои да бъде революционизиран.
