Aplicaciones de perforación aeroespacial - láseres de fibra
Las ventajas de los láseres de fibra son obvias en comparación con los láseres pulsados Nd: YAG. Primero, la fuente de bombeo del láser de fibra es un diodo en lugar de una lámpara de flash, por lo que puede formar una onda cuadrada perfecta. En segundo lugar, el láser Nd: YAG de bombeo rápido es más lento y más lento, por lo que siempre hay una parte de la energía del láser más baja que el umbral de evaporación del área objetivo. Esta parte de la energía fundirá el material, lo que provocará que la capa de barrera térmica se desprenda. Para cumplir con las especificaciones de la capa de refundición, el período de impulso debe ser inferior a 1 ms. En este punto, los láseres de fibra tienen una ventaja absoluta porque generan formas de onda de onda cuadrada, por lo que el uso de pulsos de 10 ms puede cumplir con las especificaciones de los dispositivos aeroespaciales para refundición y agrietamiento.
Utilizamos la cámara de combustión para ilustrar. Cuando se utiliza la perforación por pulsos, la cámara de combustión girará varias veces en paralelo durante el proceso de perforación. En este caso, se requieren 5 pulsos para taladrar, y se usan 2 orificios para formar los orificios en forma de abanico. Por lo general, la tasa de repetición máxima de este láser es de 10 pulsos / segundo. El láser de fibra puede formar un orificio en forma de abanico con un pulso largo. Si se utilizan el mismo período de pulso y la misma energía que el láser Nd: YAG, la velocidad puede ser hasta 10 veces. La misma calidad de perforación se puede lograr con uno o dos pulsos largos o múltiples pulsos. Además, el láser de fibra también puede ajustar el período de pulso después de la perforación y la perforación, en lugar de utilizar múltiples pulsos todo el tiempo, lo que ayuda a evitar daños en el cuerpo.
Los láseres de fibra se caracterizan por una salida de modo plano superior, mientras que los láseres Nd: YAG son aproximadamente gaussianos. Por lo tanto, gracias al modo de superficie plana, el primero supera el umbral de evaporación, mientras que el segundo tiene una porción significativa por debajo del umbral. Los estudios han demostrado que los láseres de fibra requieren menos energía para lograr el mismo efecto de perforación en las mismas condiciones. La razón es el modo de onda cuadrada + tapa plana. También es debido a esta característica que los láseres de fibra son más eficientes en la perforación y tienen menos daño térmico. Un menor daño térmico resultará en un pelado y una refundición mejorados del recubrimiento.
Una de las razones por las que los láseres Nd: YAG han recibido mucha atención es la propiedad única de divergencia del haz, cuyo tamaño de punto puede cambiar con el aumento o la disminución de la potencia, y la apertura deseada se puede lograr mediante el reenfoque. Algunos láseres Nd: YAG integran un telescopio de enfoque interno para cambiar el ángulo de divergencia del haz, pero este ajuste requiere que el operador tenga un alto grado de profesionalismo, tiempo y parámetros correctos, por lo que muchas personas no son optimistas. Este método. En este punto, el láser de fibra es justo lo contrario, porque su forma de enfoque es perfectamente redonda, por lo que no hay cambios cuando se aumenta o disminuye la potencia, y si se coloca un telescopio escalable en el sistema, cambie directamente el tamaño del Punto focalizado durante la perforación de vuelo. El rango suele ser de 3-1.
Los láseres de fibra son mucho más flexibles que los láseres Nd: YAG, principalmente porque los diodos de alta respuesta del primero pueden cambiar el período de pulso y la potencia durante la perforación de vuelo, lo que permite a los operadores crear diferentes tamaños de potencia y períodos de pulso. La secuencia de pulsos requerida. Por ejemplo, use baja potencia, pulsos cortos, y luego aumente la potencia y el pulso según la secuencia, dependiendo de los requisitos específicos de perforación. Dado que el láser de fibra puede ajustar el tamaño del punto y el período de pulso (tan bajo como 10 μs) al tiempo que proporciona una potencia máxima de nivel de kilovatios, solo una máquina es suficiente.
Cuando se utiliza la tecnología de perforación, el láser de fibra puede procesarse hasta 10 veces más rápido que el láser pulsado Nd: YAG bombeado por lámpara. No solo eso, sino que en el caso de la perforación de vuelo, los láseres de fibra también se pueden convertir a una potencia continua de hasta 2 kW para cortes de alta velocidad. Estos datos pueden mejorarse aún más para algunos diseños de cámaras de combustión. En resumen, los láseres de fibra pulsada son ideales para cortar placas más gruesas y aplicaciones de perforación de alta velocidad.
