Tương lai của công nghệ cắt laser tấm kim loại
Cắt laser cũng đã thay đổi trong nhiều thập kỷ qua. Đầu tiên là laser CO2. Những người trị vì tối cao trong một vài thập kỷ, cho đến khi một người mới bước vào hiện trường dưới dạng laser sợi quang.
Cả laser CO2 và laser sợi đều có những ưu điểm và nhược điểm - CO2 thường được xem là laser đa năng, nhưng đôi khi thiếu tốc độ, trong khi sợi thường nhanh hơn, nhưng lại gặp rào cản khi cắt các vật liệu dày hơn. Chỉ gần đây, ngành công nghiệp mới thấy laser sợi quang bắt đầu bắt kịp CO2 về độ dày vật liệu (xem bài viết tháng 3 năm 2014 của chúng tôi, Lốc nhảy tiếp theo trong Cắt Laser Laser).
Và bây giờ, các OEM đang làm việc hướng tới thế hệ tiếp theo của hệ thống cắt laser sử dụng một loại laser mới gọi là laser diode trực tiếp. Tuy nhiên, hiện tại chỉ có một laser diode trực tiếp có sẵn là nó thực sự có khả năng cắt thép. Cho đến nay, hầu hết các hệ thống laser diode được sử dụng trong các hoạt động như xử lý nhiệt và ốp.
Theo Coherent, HighLight 10000D, một phần của dòng nguồn laser diode diode trực tiếp D-Series của công ty, cung cấp công suất diode diode trực tiếp lên đến 10 kW tại 975nm.
Được yêu cầu giải thích chính xác laser diode là gì, Frank Gaebler, Giám đốc tiếp thị sản phẩm cao cấp cho Laser CO2 tại Coherent, Inc., nói, bạn có thể đã ngồi cách bạn vài bước chân, nếu bạn có máy tính với đầu phát CD, DVD hoặc Blu-Ray.
Đây là một thiết bị bán dẫn, trong điều kiện thích hợp, phát ra ánh sáng laser, chứ không phải là ánh sáng không liên tục như đèn LED, có nghĩa là nó có thể được tập trung đến một vị trí chặt chẽ hơn nhiều.
Gaebler tiếp tục nói rằng điểm mấu chốt là laser diode trực tiếp rất hiệu quả về điện.
Đối với lượng điện năng bạn đặt vào, bạn nhận được một lượng năng lượng quang học khá lớn, anh ấy giải thích. Điều đó trái ngược với hầu hết các loại laser khác, nơi bạn chỉ có thể đạt được hiệu suất chuyển đổi vài phần trăm - bạn có rất nhiều năng lượng và bạn nhận được một lượng ánh sáng khá nhỏ.
Vỏ này được hàn bằng laser diode trực tiếp.
Tracey Ryba, Giám đốc sản phẩm cho Laser tại TRUMPF Bắc Mỹ, giải thích điều gì làm cho laser diode trở nên khác biệt.
Bất kể bạn đang nói về công nghệ laser nào, chúng có ba thành phần giống nhau: môi trường hoạt động, kích thích và khoang quang học, ông nói. Thông thường, trong 10 năm qua, điốt đã được sử dụng để bơm sợi quang hoặc laser đĩa, nhưng khi công nghệ thay đổi, chúng ta đã chứng kiến sự bùng nổ của công nghệ diode trong chất lượng chùm tia hoặc độ sáng của diode. Điều này đã được cải thiện đáng kể, vì vậy giờ đây chúng ta có thể thực sự lấy các điốt bơm đó và ghép chúng ngay vào sợi. Bằng cách này, bạn không chủ động bơm phương tiện nữa.
Với CO2, bạn đang sử dụng điện để bơm khí; với chất xơ và đĩa, bạn đang sử dụng điốt để bơm; và bây giờ chúng ta có thể thực sự lấy diode đó đang bơm các phương tiện đó, tự lấy đèn diode và kết hợp trực tiếp vào sợi quang và đưa nó vào chi tiết gia công. Đó thực sự là những gì sự phát triển của công nghệ diode đã diễn ra trong năm hoặc bảy năm qua; Nó đã thay đổi cảnh quan. Nói cách khác, laser diode trực tiếp cắt bỏ người trung gian, và bằng cách đó, họ cung cấp tỷ lệ hiệu quả cao hơn nhiều.
Ryba Nếu bạn đang nhìn vào laser CO2, chúng mang lại hiệu quả cắm tường khoảng 10%, Ryba nói. Laser sợi và laser đĩa là khoảng 30 phần trăm năng lượng đốt hiệu quả cắm tường, trong khi laser diode hiện có khoảng 40 phần trăm hiệu quả cắm tường và có thể tiếp cận gần hơn 50 phần trăm trong những năm tới. Với laser diode, về cơ bản, bạn đang loại bỏ các bộ phận của laser và thực tế bạn chỉ đang sử dụng bộ phận bơm, vì vậy nó trở thành một quy trình rất hiệu quả.
Cùng với hiệu suất cắm tường tăng lên, Gaebler cũng chỉ ra rằng laser diode tạo ra ít nhiệt hơn. Ngược lại, với laser CO2, bạn phải có nước và làm mát, và các thiết bị làm mát lớn hơn và phức tạp hơn so với laser, bởi vì bạn phải loại bỏ tất cả nhiệt này - nhiệt sóng đó sinh ra do không hiệu quả việc chuyển đổi từ điện sang ánh sáng.
Theo TRUMPF, TruDiode 6006 cung cấp công suất 6000 W ở bước sóng 920-1040nm, và nó được thiết kế để hàn laser, hàn xuyên sâu, hàn dẫn nhiệt và hàn laser bằng nhựa.
Hiện nay, các ứng dụng chính của laser diode trực tiếp là xử lý nhiệt và ốp, và đối với cả hai quá trình này, laser diode trực tiếp là cực kỳ hữu ích. Do đặc tính độc đáo của chúng, chúng cho phép người dùng làm nóng có chọn lọc bất kỳ vật liệu nào mà chúng hoạt động.
Gaebler đưa ra một ví dụ để xử lý nhiệt. Bạn có thể làm nóng răng bánh răng, cạnh công cụ hoặc thứ gì đó tương tự với chùm tia laser này và nó chỉ làm nóng vài micron đầu tiên, đặc biệt là vì nó hấp thụ tương đối tốt. Bạn không làm biến dạng bộ phận, và điều khác là, bởi vì bạn làm nóng nó một cách có chọn lọc, ngay khi bạn tắt tia laser, không khí thường làm dịu nó. Bạn thường không yêu cầu bất kỳ loại hoạt động nào. Bạn đã loại bỏ tất cả các bước bổ sung. Nó được thổi bằng tia laser, nó làm cứng chính xác vị trí mà bạn muốn, và không có gì khác, và bùng nổ, bạn đã hoàn thành. Nói chung, có tối thiểu hoặc không cần xử lý bài. Đó là lợi thế rất lớn.
Với tất cả các lợi thế của laser diode, người ta có thể tự hỏi tại sao chúng chưa được sử dụng để cắt kim loại tấm. Câu trả lời là, trong hầu hết các trường hợp, laser diode trực tiếp không thể tạo ra độ sáng cần thiết cho hoạt động cắt.
Mọi người đều làm việc vì đó là mục tiêu cuối cùng. Không chỉ TRUMPF, mà tất cả các công ty, đều nói Ryba. Chúng tôi đã có thể làm điều đó trong một môi trường kiểu phòng thí nghiệm, vì vậy bây giờ nó đã đưa nó đến cấp độ công nghiệp. Công nghệ đã được cải thiện trong việc thu được độ sáng cao hơn từ điốt. Công nghệ đó thay đổi hàng năm và khi công nghệ phát triển, chúng tôi sẽ đưa nó ra thị trường.
Ryba dự đoán rằng các cửa hàng việc làm có thể thấy các laser diode trực tiếp có khả năng cắt thép trên thị trường trong vòng năm năm tới. Nó thậm chí có thể xảy ra sớm hơn nhiều, nhưng, trong mọi trường hợp, vài năm tới sẽ rất thú vị đối với công nghệ cắt laser, và cảnh quan sắp được cách mạng hóa.
