Bohranwendungen für die Luft- und Raumfahrt - Faserlaser
Die Vorteile von Faserlasern liegen im Vergleich zu gepulsten Nd: YAG-Lasern auf der Hand. Erstens ist die Pumpquelle des Faserlasers eine Diode anstelle einer Blitzlampe, so dass sie eine perfekte Rechteckwelle bilden kann. Zweitens ist der blitzgepumpte Nd: YAG-Laser langsamer und langsamer, so dass immer ein Teil der Laserenergie unter der Verdampfungsschwelle des Zielbereichs liegt. Dieser Teil der Energie schmilzt das Material, wodurch sich die Wärmedämmschicht ablöst. Um die Spezifikationen der Neufassung zu erfüllen, muss die Pulsdauer weniger als 1 ms betragen. An diesem Punkt haben Faserlaser einen absoluten Vorteil, da sie Rechteckwellenformen erzeugen, so dass die Verwendung von 10-ms-Impulsen den Spezifikationen von Luft- und Raumfahrtgeräten zum Rekastieren und Reißen entsprechen kann.
Wir verwenden die Brennkammer zur Veranschaulichung. Beim Impulsbohren dreht sich die Brennkammer während des Bohrvorgangs mehrmals parallel. In diesem Fall werden 5 Impulse zum Bohren benötigt, und 2 Löcher werden zum Ausbilden der fächerförmigen Löcher verwendet. Normalerweise beträgt die maximale Wiederholrate dieses Lasers 10 Impulse / Sekunde. Der Faserlaser kann mit einem langen Impuls ein fächerförmiges Loch bilden. Wenn die gleiche Impulsdauer und Impulsenergie wie der Nd: YAG-Laser verwendet wird, kann die Geschwindigkeit bis zu 10-fach betragen. Die gleiche Bohrqualität kann entweder mit einem oder zwei langen oder mehreren Impulsen erreicht werden. Darüber hinaus kann der Faserlaser auch die Impulsdauer nach dem Bohren und Bohren anpassen, anstatt ständig mehrere Impulse zu verwenden, wodurch Schäden am Körper vermieden werden.
Faserlaser zeichnen sich durch einen Flat-Top-Modus aus, während Nd: YAG-Laser in etwa Gauß-Laser sind. Dank des Flat-Top-Modus überschreitet daher der erstere alle die Verdampfungsschwelle, während der letztere einen erheblichen Anteil unterhalb der Schwelle hat. Studien haben gezeigt, dass Faserlaser weniger Energie benötigen, um unter den gleichen Bedingungen den gleichen Bohleffekt zu erzielen. Der Grund ist der Square-Wave- und Flat-Top-Modus. Es ist auch aufgrund dieser Eigenschaft, dass Faserlaser beim Bohren effizienter sind und weniger thermische Schäden aufweisen. Geringere thermische Schäden führen zu einem verbesserten Ablösen und Umgießen der Beschichtung.
Einer der Gründe, warum Nd: YAG-Laser viel Aufmerksamkeit erregt haben, ist die einzigartige Strahldivergenz-Eigenschaft, deren Punktgröße sich mit zunehmender oder abnehmender Leistung ändern kann und die gewünschte Apertur durch Refokussierung erreicht werden kann. Einige Nd: YAG-Laser verfügen über ein internes Fokussierfernrohr, um den Divergenzwinkel des Strahls zu ändern. Diese Einstellung erfordert jedoch ein hohes Maß an Professionalität, Zeit und korrekten Parametern, so dass viele Menschen nicht optimistisch sind. Diese Methode. An diesem Punkt ist der Faserlaser genau das Gegenteil, da seine Fokusform perfekt rund ist. Daher ändert sich die Einstellung nicht, wenn die Leistung erhöht oder gesenkt wird. Wenn ein skalierbares Teleskop in das System eingesetzt wird, ändern Sie direkt die Größe des Lasers Fokuspunkt während des Flugbohrens. Der Bereich ist normalerweise 3-1.
Faserlaser sind weitaus flexibler als Nd: YAG-Laser, vor allem, weil die Dioden mit hoher Ansprechempfindlichkeit während des Drillings die Impulsdauer und -leistung ändern können, wodurch die Betreiber unterschiedliche Leistungsgrößen und Impulszeiten erzeugen können. Die erforderliche Impulsfolge. Verwenden Sie zum Beispiel kurze und kurze Impulse, und erhöhen Sie je nach Reihenfolge die Leistung und den Impuls, abhängig von den spezifischen Bohranforderungen. Da der Faserlaser die Spotgröße und die Pulsdauer (bis zu 10 μs) einstellen kann, während er eine hohe Spitzenleistung auf Kilowatt-Niveau liefert, ist nur eine Maschine ausreichend.
Bei Verwendung der Lochstanztechnologie kann der Faserlaser bis zu zehnmal schneller bearbeitet werden als der lampengepumpte gepulste Nd: YAG-Laser. Darüber hinaus können Faserlaser auch beim Flugbohren auf bis zu 2 kW Dauerleistung für das Hochgeschwindigkeitsschneiden umgestellt werden. Diese Daten können für einige Brennkammerdesigns weiter verbessert werden. Zusammengefasst sind gepulste Faserlaser ideal für das Schneiden dickerer Platten und Hochgeschwindigkeitsbohranwendungen.
