Три основных типа лазеров для резки

Лазерная резка существует с 60-х годов, но сейчас она актуальна как никогда из-за ее растущего использования в промышленных процессах. Этот бесконтактный процесс использует постоянный луч света для создания тепла и давления, которые затем точно изменяют/искажают различные материалы, когда режущая головка перемещается по поверхности материала. Лазерная технология выполняет множество функций, включая резку, сверление и гравировку, в зависимости от мощности лазера, материала основного компонента, который он использует для создания лазерного луча, и материала, на который он воздействует. Лазерная резка — один из основных процессов изготовления деталей из листового металла.

Каждый лазер предлагает непрерывную длину волны и может служить целому ряду целей. Существует 3 типа лазеров:CO2 (газовые лазеры), волоконные лазеры и Nd:YAG или Nd:YVO (лазеры на кристаллах ванадата). В каждом из них используется разный базовый материал для стимуляции лазера либо электрически с помощью газовой смеси, либо через физические диоды.

<сильный>

Типы лазеров для резки

CO2-лазеры

Лазер CO2 пропускает электричество через трубку, заполненную газовой смесью, производя световые лучи. Трубки содержат зеркала на каждом конце. Одно из зеркал является полностью отражающим, а другое — частичным, пропускающим часть света. Газовая смесь обычно состоит из углекислого газа, азота, водорода и гелия. Лазеры CO2 излучают невидимый свет в дальнем инфракрасном диапазоне светового спектра.

Самые мощные CO2-лазеры достигают нескольких киловатт для промышленных машин, но это далеко не исключение. Типичные CO2-лазеры для механической обработки имеют мощность от 25 до 100 Вт и длину волны 10,6 мкм.

Этот тип лазера наиболее распространен для работы с деревом или бумагой (и их производными), полиметилметакрилатом и другими акриловыми пластиками. Он также пригодится для работы с кожей, тканью, обоями и подобными изделиями. Он также применялся для обработки пищевых продуктов, таких как сыр, каштаны и различные растения.

Лазеры CO2, как правило, лучше всего подходят для неметаллических материалов, хотя есть определенные металлы, которые они могут обрабатывать. Как правило, он может резать тонкие листы алюминия и других цветных металлов. Можно увеличить мощность луча CO2, увеличив содержание кислорода, однако это может быть рискованно в неопытных руках или с машиной, не подходящей для таких улучшений.

Волоконные лазеры

Этот класс машин является частью группы твердотельных лазеров и использует затравочный лазер. Они усиливают луч с помощью специально разработанных стеклянных волокон, которые получают энергию от диодов накачки. Их общая длина волны составляет 1,064 микрометра, что дает очень маленький фокусный диаметр. Они также, как правило, самые дорогие из различных устройств для лазерной резки.

Волоконные лазеры, как правило, не требуют технического обслуживания и имеют длительный срок службы, составляющий не менее 25 000 лазерных часов. Таким образом, у волоконных лазеров гораздо более длительный жизненный цикл, чем у двух других типов, и они могут создавать сильные и стабильные лучи. Они могут работать с интенсивностью в 100 раз выше, чем у CO2-лазеров с такой же средней мощностью. Волоконные лазеры могут быть непрерывными, квази- или импульсными, что дает им различные функциональные возможности. Одним из подтипов волоконных лазерных систем является MOPA, в котором длительность импульса регулируется. Это делает лазер MOPA одним из самых гибких лазеров, который можно использовать для различных целей.

Волоконные лазеры оптимально подходят для маркировки металлов путем отжига, гравировки металла и маркировки термопластов. Он одинаково работает с металлами, сплавами и неметаллами, включая даже стекло, дерево и пластик. Волоконные лазеры, в зависимости от мощности, могут быть весьма универсальными и работать с массой различных материалов. При работе с тонкими материалами волоконные лазеры являются идеальным решением. Тем не менее, это не относится к материалам диаметром более 20 мм, хотя более дорогой волоконный лазер, который может работать с мощностью более 6 кВт, может помочь.

Лазеры Nd:YAG/Nd:YVO

Процессы лазерной резки кристаллов могут выполняться в nd:YAG (легированный неодимом иттрий-алюминиевый гранат), но чаще они склонны использовать nd:YVO (кристаллы ортованадата иттрия, легированного неодимом, YVO4). Эти устройства обеспечивают чрезвычайно высокую мощность резки. Недостатком этих машин является то, что они могут быть дорогими не только из-за их первоначальной цены, но и потому, что они имеют ожидаемый срок службы от 8000 до 15000 часов (с Nd:YVO4, как правило, имеет более низкий срок службы), а диоды накачки могут иметь меньший срок службы. очень высокая цена.

Эти лазеры имеют длину волны 1,064 микрометра и могут использоваться в самых разных областях:от медицины и стоматологии до военных и промышленных предприятий. При сравнении двух Nd:YVO демонстрирует более высокое поглощение и усиление накачки, более широкую полосу пропускания, более широкий диапазон длин волн для накачки, более короткое время жизни в верхнем состоянии, более высокий показатель преломления и более низкую теплопроводность. Когда дело доходит до непрерывной работы, Nd:YVO имеет общий уровень производительности, аналогичный Nd:YAG, в случаях со средней или высокой мощностью. Однако Nd:YVO не допускает такой высокой энергии импульса, как Nd:YAG, и срок службы лазера меньше.

Их можно использовать как с металлами (с покрытием и без покрытия), так и с неметаллами, включая пластмассы. При определенных обстоятельствах он может обрабатывать даже несколько керамических изделий. Кристалл Nd:YVO4 был объединен с кристаллами с высоким коэффициентом NLO (LBO, BBO или KTP) для частотного сдвига выходного сигнала от ближнего инфракрасного до зеленого, синего или даже ультрафиолетового, что дает ему массу различных функций.

Из-за сходных размеров ионы иттрия, гадолиния или лютеция могут быть заменены активными для лазерного излучения ионами редкоземельных элементов без существенного влияния на структуру решетки, необходимую для получения пучка. Это сохраняет высокую теплопроводность легированных материалов.