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简要介绍光纤激光器的竞争优势

2013年09月15日 16:24中国机床商务网点击:7126

  【中国机床商务网】导读:光纤激光器可以复制Nd:YAG激光器的工艺参数,并提供明显的速度优势,大大降低了维护成本,并有机会改善工艺参数。标准的20kW光纤激光器可以在20kW的连续功率下运行,频率大于5000Hz。
  
  然而,这些激光器相当昂贵,使得充分利用其高重复频率变得较为困难。IPG已经开发出了专门用于航空航天钻孔应用的新一代光纤激光器,提供高峰值功率和低平均功率。目前,IPG可提供峰值功率9~20kW、连续波(CW)工作功率900W~2kW的五种型号的产品。
  
  来自航空航天公司的众多应用试验,已经展示了光纤激光器的重要优势。不同于Nd:YAG激光器,光纤激光器的脉冲持续时间可以增加,以用单个脉冲钻孔,满足航空航天领域要求的每秒钻出50~100个孔的目标。光纤激光器的脉冲持续时间范围3~10ms,并且仍然满足重铸和微裂纹规范要求,而利用Nd:YAG激光器,则需要多个脉冲完成。之所以能获得这样的结果,是因为光纤激光器的输出脉冲是一个保持峰值功率的方波,没有拖尾形成重铸,而这是脉冲Nd:YAG激光器无法实现的。光纤激光器还在焦点处提供了顶帽轮廓,不会形成重铸,而使用Nd:YAG激光器则有这种情况发生。
  
  光纤激光器可变的脉冲持续时间,开辟了一种新的控制方式。使用光纤激光器钻孔,可以对脉冲持续时间的参数进行编程,限制背板受损;而不需要在孔钻出后利用额外的脉冲精修(这将引发背板受损的担忧)。横截面分析表明,当使用多个激光脉冲钻孔时,如果激光束在穿透材料之前停止,在盲孔的底部具有一个顶帽轮廓。在用Nd:YAG激光器进行的类似测试中,孔的底部轮廓更趋于高斯分布,具有一个热中心部分,因此难以实现直径较大、并且仍满足出口处规格要求的孔。光纤激光器能够钻出满足规范要求的通孔,无需再使用额外的脉冲。
  
  光纤激光器还可以产生脉冲串,而这是灯泵浦Nd:YAG激光器所不能实现的。例如,光纤激光器可以通过编程,以较低的脉冲能量和更短的脉冲持续时间穿透热障涂层;而当激光脉冲穿透材料的过程,可以增加功率和脉冲持续时间;随后在钻出通孔前再次对其编程,以最小化对背板的冲击。光纤激光器的这些参数之所以能快速改变,均源于单发射体泵浦二极管的动态性能。
  
  在航空航天燃烧室钻孔试验中,采用环形切割成孔方法,光纤激光器的钻孔速度是Nd:YAG激光器的10倍以上。光纤激光器能够以更高的速度钻出更加高度一致的孔,这样制造商便可以利用环形切割成孔方法钻孔,而不再采用冲击钻孔。
  
  许多航空航天组件还需要切割更大的特征。使用光纤激光器,可以快速转换到CW运行模式,提供高达2kW的连续输出功率,能够实现高质量、高速切割,而这是利用脉冲Nd:YAG激光器所无法实现的。
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