2009 की शुरुआत में, सामग्री प्रसंस्करण उद्योग में लोगों ने पल्स लेज़रों को देखना शुरू किया जो उच्च शिखर शक्ति प्रदान कर सकते हैं, और उच्च शक्ति स्तरों के साथ निरंतर लेज़र। ऐसे लेज़रों की शिखर शक्ति आम तौर पर 3 किलोवाट तक पहुंच सकती है और औसत शक्ति 300 डब्ल्यू है। प्रौद्योगिकी में लीप्स ने उच्च शिखर और औसत शक्ति का नेतृत्व किया है। आज, 20kW तक की शिखर शक्तियां, 2kW की औसत शक्तियां, और अल्ट्रा-हाई-पावर निरंतर लेज़रों को पेश किया गया है। शक्ति के निरंतर अद्यतन ने फाइबर लेजर को एयरोस्पेस डिवाइस प्रसंस्करण के चरण में धकेल दिया है।
पारंपरिक एन डी की तुलना में: YAG लेज़रों, फाइबर लेज़रों ने इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल रूपांतरण दक्षता और बीम चमक (एकल-मोड या कम-बिट ऑपरेशन) में काफी सुधार किया है, और प्रीहेटिंग की आवश्यकता नहीं है। जब शक्ति बदली जाती है, चाहे वह फ्लैट-टॉप मोड हो (जैसा कि चित्र में दिखाया गया है) (1)), या गॉसियन मोड, स्पॉट व्यास हमेशा स्थिर रहता है, एक ही समय में, पल्स आवृत्ति अधिक होती है, और मापदंडों का वास्तविक समय समायोजन अधिक मजबूत है। क्योंकि फाइबर लेजर एक एकल उत्सर्जक का उपयोग करने के लिए उत्तेजित करता है, इसमें फ्लैश पंप लेज़रों की तुलना में विश्वसनीयता, शक्ति स्थिरता और लचीलेपन के मामले में गुणात्मक छलांग है।
फाइबर लेज़रों के लचीले और विविध अनुप्रयोग तरीकों को देखते हुए, न केवल उन्हें नई मशीनों के रूप में स्थापित किया जा सकता है, बल्कि मौजूदा उत्पादन लाइनों को भी उन्नत किया जा सकता है, इसलिए वे अधिक से अधिक बाजार शेयरों पर कब्जा कर रहे हैं। एन डी का उपयोग करते हुए पिछले सभी उत्पादन प्रणाली: YAG लेज़रों को फाइबर लेज़रों में परिवर्तित किया जा सकता है।
विमानन में ड्रिलिंग की जरूरत है
एयरोस्पेस उद्योग निस्संदेह एक और उद्योग है जिसे फाइबर लेज़रों से बहुत लाभ हुआ है। वर्तमान विमानन उद्योग में, एक टरबाइन इंजन में लाखों छेद हो सकते हैं, जो मुख्य रूप से डिवाइस को ऑपरेशन के दौरान समय पर ढंग से गर्मी को फैलाने में मदद करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। छेदों की मोटाई, कोण, व्यास और आकार अलग-अलग होते हैं। एयरोस्पेस ड्रिलिंग अनुप्रयोगों के क्षेत्र में, नया फाइबर लेजर एक तेज, अधिक लचीला, अधिक स्थिर और अधिक लागत प्रभावी विकल्प है।
विमानन उपकरणों के लिए शीतलन छिद्रों का उत्पादन करने के दो मुख्य तरीके हैं: एक आवश्यक छिद्र (नाड़ी ड्रिलिंग) के अनुसार ड्रिल छेद बनाने के लिए कई दालों का उपयोग करना है; अन्य बीम को एक गोल छेद (सॉकेट) बनाने के लिए एक गोलाकार सीमा में ले जाने के लिए छोटे स्थानों का उपयोग करना है। कुल मिलाकर, सॉकेट धीमा है, लेकिन आकार अधिक सही है। कुछ अनुप्रयोगों में, केवल आस्तीन छेद का चयन किया जा सकता है। इन छेदों में आमतौर पर 0.015-0.030in का व्यास होता है। विमानन क्षेत्र में एक विशेष ड्रिलिंग आवश्यकता भी है, जो एक पंखे के आकार का छेद है जो वर्तमान-सीमित छेद को जोड़ता है। ये पंखे के आकार के छेद शीतलन वायु के आउटलेट हैं, इसका उद्देश्य हवा के समान प्रवाह को एक बड़े क्षेत्र में मोड़ना है ताकि शीतलन प्रभाव को प्राप्त किया जा सके। वर्तमान में, पंखे के आकार के छिद्रों के निर्माण के लिए मुख्य रूप से निम्नलिखित प्रक्रियाएं हैं: पहला एक छोटा स्थान है क्यू-स्विच्ड लेजर + स्कैनर। स्कैनर का उपयोग छिद्र के बाहर आकार को स्कैन करने के लिए किया जाता है। पंखे के आकार के छेद को संसाधित करने के लिए इस विधि का उपयोग करने के लिए अलग से काम करने के लिए दो मशीनों की आवश्यकता होती है। दूसरी विधि एक टेपर बनाने के लिए स्पॉट आकार को कम करना है, और फिर सीएनसी घोंसले के शिकार का उपयोग करना है, लेकिन यह विधि स्कैनर से सुसज्जित "दो-चरण विधि" की तुलना में बहुत धीमी है; तीसरी विधि ईडीएम ड्रिलिंग तकनीक का उपयोग करना है, और प्रतिबंध छेद बनने के बाद एक पंखे के आकार का छेद जोड़ना है। पंखे के आकार का छेद ड्रिल करते समय थर्मल बैरियर कोटिंग के छीलने से बचना बहुत महत्वपूर्ण है, और अधिकांश उपकरणों में अब थर्मल बैरियर कोटिंग है।
एरियल ड्रिलिंग एप्लीकेशन-फाइबर लेज़र
एन डी के साथ तुलना में: YAG स्पंदित लेज़रों, फाइबर लेज़रों के फायदे स्पष्ट हैं। सबसे पहले, फाइबर लेजर का पंप स्रोत एक फ्लैश के बजाय एक डायोड है, इसलिए यह एक पूर्ण वर्ग तरंग बना सकता है। दूसरा, एनडी: एक फ्लैश पंप का उपयोग करके YAG लेजर धीमा हो जाता है, इसलिए लेजर ऊर्जा का एक हिस्सा हमेशा लक्ष्य क्षेत्र के वाष्पीकरण सीमा से नीचे होता है। ऊर्जा का यह हिस्सा सामग्री को पिघला देगा और थर्मल बैरियर कोटिंग को छीलने का कारण होगा। पुनरावर्ती परत के विनिर्देशों को पूरा करने के लिए, नाड़ी अवधि 1 एमएस से कम होनी चाहिए। इस संबंध में, फाइबर लेज़रों का एक पूर्ण लाभ है, क्योंकि यह स्क्वायर वेव वेवफॉर्म उत्पन्न कर सकता है, इसलिए 10ms दालों का उपयोग विनिर्देशों को पुनरावर्ती और क्रैक करने के लिए विमानन उपकरणों की आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है।
हम एक उदाहरण के रूप में एक दहन कक्ष का उपयोग करते हैं। पल्स ड्रिलिंग का उपयोग करते समय, दहन कक्ष ड्रिलिंग प्रक्रिया के दौरान एक साथ कई बार घूमेगा। इस मामले में, ड्रिलिंग के लिए 5 दालों की आवश्यकता होती है, और पंखे के आकार का छेद बनाने के लिए 2 और दालों का उपयोग किया जाता है। आमतौर पर इस लेजर की अधिकतम पुनरावृत्ति आवृत्ति 10 दालों / सेकंड है। फाइबर लेजर एक लंबी नाड़ी के साथ एक प्रशंसक छेद बना सकता है। यदि एक ही नाड़ी अवधि और एनडी के रूप में पल्स ऊर्जा: YAG लेजर का उपयोग किया जाता है, तो गति मूल से 10 गुना तक पहुंच सकती है। एकल या दो लंबी दालें या कई दालें, एक ही ड्रिलिंग गुणवत्ता प्राप्त की जा सकती है। इसके अलावा, फाइबर लेजर ड्रिलिंग के दौरान और बाद में पल्स अवधि को भी समायोजित कर सकता है, न कि हर समय कई दालों का उपयोग करने से, जो शरीर को नुकसान से बचाने के लिए फायदेमंद है।
कटा हुआ फाइबर लेजर की विशेषता यह है कि यह फ्लैट-टॉप मोड में आउटपुट कर सकता है, जबकि एनडी: वाईएजी लेजर लगभग गॉसियन मोड है। इसलिए, फ्लैट-टॉप मोड के लिए धन्यवाद, पूर्व की पूरी ऊर्जा वाष्पीकरण सीमा से अधिक है, जबकि बाद का एक काफी हिस्सा सीमा से नीचे है। अध्ययनों से पता चला है कि समान परिस्थितियों में समान ड्रिलिंग प्रभाव को प्राप्त करने के लिए, फाइबर लेजर को कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसका कारण है स्क्वायर वेव + फ्लैट टॉप मोड। यह इस विशेषता के कारण ठीक है कि फाइबर लेज़र ड्रिलिंग में अधिक कुशल हैं और कम थर्मली क्षतिग्रस्त हैं। कम थर्मल क्षति के साथ, कोटिंग छीलने और पुनरावृत्ति दोनों में सुधार होगा।
कारणों में से एक एन डी: YAG लेसरों ने बहुत ध्यान आकर्षित किया है अद्वितीय बीम विचलन गुण हैं। स्पॉट आकार को शक्ति की वृद्धि या कमी के साथ बदला जा सकता है। जब तक फ़ोकस को रिफ्लेक्ट किया जाता है, तब तक आवश्यक एपर्चर प्राप्त किया जा सकता है। कुछ एन डी: YAG लेज़रों बीम के विचलन कोण को बदलने के लिए एक आंतरिक फ़ोकसिंग टेलीस्कोप को एकीकृत करता है, लेकिन इस समायोजन के लिए ऑपरेटर के व्यावसायिकता के उच्च स्तर, समय लेने वाली और सही मापदंडों की आवश्यकता होती है, इसलिए बहुत से लोग आशावादी नहीं हैं यह विधि है। इस बिंदु पर, फाइबर लेजर सिर्फ विपरीत है। क्योंकि इसका फ़ोकसिंग शेप पूरी तरह से गोलाकार है, यह शक्ति बढ़ने या घटने पर नहीं बदलेगा, और यदि सिस्टम में एक स्केलेबल टेलीस्कोप रखा जाता है, तो यह उड़ान ड्रिलिंग के दौरान फोकल स्पॉट के आकार को सीधे बदलने में सक्षम होगा। सीमा आमतौर पर 3-1 है।
फाइबर लेज़रों का लचीलापन एन डी से बहुत ऊपर है: YAG लेज़रों। यह मुख्य रूप से है क्योंकि पूर्व की उच्च-प्रतिक्रिया डायोड उड़ान ड्रिलिंग के दौरान पल्स अवधि और पावर स्तर को बदल सकती है, ऑपरेटरों को वांछित पल्स अनुक्रम बनाने के लिए विभिन्न पावर स्तरों और पल्स अवधि का उपयोग करने में सक्षम बनाता है। उदाहरण के लिए, एक कम शक्ति, छोटी नाड़ी से शुरू करें, और फिर विशिष्ट ड्रिलिंग आवश्यकताओं के आधार पर एक क्रम में शक्ति और नाड़ी बढ़ाएं। क्योंकि फाइबर लेज़र स्पॉट साइज और पल्स पीरियड (10 μs तक) को एडजस्ट करते हुए kW रेंज में हाई पीक पॉवर प्रदान कर सकते हैं, केवल एक मशीन पर्याप्त है।
आस्तीन प्रौद्योगिकी का उपयोग करते समय, फाइबर लेजर की प्रसंस्करण गति लैंप-पंप एनडी: YAG पल्स लेजर के 10 गुना तक पहुंच सकती है। इतना ही नहीं, उच्च गति वाले कटिंग को प्राप्त करने के लिए उड़ान में ड्रिलिंग करते समय फाइबर लेजर को 2kW तक के निरंतर आउटपुट में भी परिवर्तित किया जा सकता है। कुछ दहनशील डिजाइनों के लिए, इस संख्या को और बढ़ाया जा सकता है। सारांश में, स्पंदित फाइबर लेज़र मोटी प्लेटों और उच्च गति वाले ड्रिलिंग अनुप्रयोगों को काटने के लिए आदर्श हैं।
