Aplicacions de perforació aeroespacial: làsers de fibra
Els avantatges dels làsers de fibra són òbvics en comparació amb els làsers polsats Nd: YAG. En primer lloc, la font de la bomba del làser de fibra és un díode en lloc d’un llum de flaix, de manera que pot formar una ona quadrada perfecta. En segon lloc, el làser Nd: YAG amb bombament de flaix és més lent i lent, de manera que sempre hi ha una part de l'energia làser inferior al llindar d'evaporació de la zona objectiu. Aquesta part de l'energia derretirà el material, provocant el despreniment del recobriment de la barrera tèrmica. Per complir amb les especificacions de la capa refundida, el període de pols ha de ser inferior a 1 ms. En aquest punt, els làsers de fibra tenen un avantatge absolut, ja que generen formes d'ona quadrades, de manera que l'ús de polsos de 10 ms pot satisfer les especificacions dels dispositius aeroespacials per a la reconfiguració i el craqueig.
Utilitzem la cambra de combustió per il·lustrar-la. Quan s'utilitza la perforació de pols, la càmera de combustió girarà diverses vegades paral·lelament durant el procés de perforació. En aquest cas, es necessiten 5 polsos per taladrar i es fan 2 forats per formar els forats en forma de ventilador. Normalment, la velocitat màxima de repetició d'aquest làser és de 10 polsades / segon. El làser de fibra pot formar un forat en forma de ventall amb un pols llarg. Si s'utilitza el mateix període de pols i la mateixa energia de pols que el làser Nd: YAG, la velocitat pot ser fins a 10 vegades. La mateixa qualitat de perforació es pot aconseguir amb polsos simples o dos pols llargs. A més, el làser de fibra també pot ajustar el període de pols després de la perforació i la perforació, en comptes d'utilitzar polsos múltiples tot el temps, la qual cosa ajuda a evitar danys al cos.
Els làsers de fibra es caracteritzen per una sortida de mode pla, mentre que els làsers Nd: YAG són aproximadament gaussians. Per tant, gràcies al mode plana, el primer supera el llindar de l'evaporació, mentre que el segon té una porció significativa per sota del llindar. Els estudis han demostrat que els làsers de fibra requereixen menys energia per aconseguir el mateix efecte de perforació en les mateixes condicions. La raó és el mode quadrat d'ona + plana. És també per aquesta característica que els làsers de fibra són més eficients en la perforació i tenen menys dany tèrmic. Un menor dany tèrmic donarà lloc a un millor desemmotllament del recobriment.
Una de les raons per les quals els làsers Nd: YAG han rebut molta atenció són les propietats úniques de divergència del feix, la mida del qual pot canviar amb un augment o disminució de la potència, i l’obertura desitjada es pot aconseguir mitjançant un nou enfocament. Alguns làsers Nd: YAG integren un telescopi de focalització interna per canviar l’angle de divergència de la biga, però aquest ajustament requereix que l’operador tingui un grau de professionalitat elevat, que requereix molt de temps i paràmetres correctes, per la qual cosa moltes persones no són optimistes. Aquest mètode. En aquest punt, el làser de fibra és exactament el contrari, perquè la seva forma de focus és perfectament rodona, de manera que no hi ha cap canvi quan l'alimentació s’eleva o baixa, i si hi ha un telescopi escalable al sistema, canvieu directament la mida del punt focalitzat durant la perforació de vol. El rang sol ser de 3 a 1.
Els làsers de fibra són molt més flexibles que els làsers Nd: YAG, principalment perquè els diodes d’alta resposta dels primers poden canviar el període de pols i la potència durant la perforació de vol, permetent als operadors crear diferents mides d’energia i períodes de pols. La seqüència de pols necessària. Per exemple, utilitzeu impulsos curts de baix consum i després augmenteu la potència i el pols segons la seqüència, en funció dels requisits de perforació específics. Atès que el làser de fibra pot ajustar la mida del punt i el període de pols (fins a 10 μs), mentre que proporciona una potència de pic de nivell de quilowatt, només una màquina és suficient.
Quan s'utilitza la tecnologia de perforació de forats, el làser de fibra es pot processar fins a 10 vegades més ràpid que el làser de polsos Nd: YAG amb bombeta. No només això, sinó que, en el cas de la perforació en vol, els làsers de fibra també es poden convertir en sortida contínua de fins a 2 kW per al tall d’alta velocitat. Aquestes dades es poden millorar encara més per a alguns dissenys de càmeres de combustió. En resum, els làsers de fibres pulsades són ideals per tallar plaques més gruixudes i aplicacions de perforació d’alta velocitat.
