Language
Görüntüleme: 6 Yazar: Site Editörü Yayınlanma Tarihi: 2022-02-17 Kaynak: Alan
Geçtiğimiz birkaç on yılda yüksek güçlü CW lazerler, kaynak, kaplama, yüzey hazırlama, sertleştirme, sert lehimleme, kesme, 3D baskı ve katmanlı imalat gibi uygulamaları kapsayan modern imalatta yaygın bir araç haline geldi. Yüksek güçlü 10,6 µm dalga boyuna sahip karbondioksit (CO2) lazerlerin üretilmesi ve yakın kızılötesi 1064 nm dalga boyunda yarı iletken pompalı Nd:YAG katı hal lazerleri , yüksek güçlü CW lazer teknolojisi gelişiminin ilk zirvesini gördü.
Dalga boyundan dolayı karbondioksit lazerlerinin optik fiberler aracılığıyla iletilmesi zordur, bu da endüstriyel uygulamalarda bazı zorluklara neden olur; katı hal lazerleri ise parlaklık ve güç yükseltme yetenekleriyle sınırlıdır. Bu CW yüksek güçlü fiber lazerler tipik olarak 1 µm dahilindeki yakın kızılötesi (NIR) dalga boylarında çalışır ve bu, birçok uygulama için uygundur. Örneğin, emiciliği %50'nin üzerinde olan çeliklerin işlenmesi için uygundur, ancak bazı metallerin yüzeylerine gelen yakın kızılötesi lazer radyasyonunun %90 veya daha fazlasını yansıtması gerçeğiyle sınırlıdır. Özellikle bakır ve altın gibi sarı metallerin NIR lazerlerle kaynaklanması sırasında düşük emme oranı, kaynak işlemini başlatmak için çok fazla lazer gücüne ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir.
Derin nüfuz modlu kaynaklama, lazer ışınının yüksek oranda emilmesiyle sonuçlanır çünkü lazer ışını, malzemenin içinden geçerken metal ve metal buharıyla birçok kez etkileşime girer. Bununla birlikte, bir anahtar deliğini yakın kızılötesi lazerle etkinleştirmek, özellikle kaynak yapılan malzeme oldukça yansıtıcı olduğunda, önemli miktarda lazer yoğunluğu gerektirir. Ve bir anahtar deliği oluştuğunda, emicilik keskin bir şekilde artar ve yüksek güçlü yakın kızılötesi lazerin erimiş havuzdaki yüksek metal buhar basıncı sıçramaya ve gözenekliliğe neden olabilir, bu nedenle lazer gücünün veya kaynak hızının, kaynaktan aşırı Sıçrama fışkırmasını önlemek için dikkatli bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. Erimiş havuz katılaştıkça, metal buharlarındaki ve proses gazlarındaki 'kabarcıklar' da tutularak kaynak dikişinde boşluklar oluşabilir. Bu tür gözeneklilik kaynak mukavemetini zayıflatır ve bağlantının direncini arttırır, bu da daha düşük kaliteli bir kaynaklı bağlantıyla sonuçlanır. Bu nedenle NIR lazerlerin, 1 µm'de emiciliği < %5 olan bakır gibi malzemeleri işlemesi oldukça zordur. Yüksek yansıtıcılığa sahip bu malzemelerin daha iyi işlenebilmesi için, işlenen malzeme üzerinde plazma oluşturularak malzemenin lazer ışığını absorbe etme oranının arttırılması gibi yöntemler benimsenmiştir. Bununla birlikte, bu yöntemler malzeme işlemeyi derin nüfuz etme işlemleriyle sınırladığından, ince malzemelerin termal iletim modunda kaynaklanması mümkün değildir ve doğal olarak püskürtme ve kontrollü enerji birikmesi riskleri vardır. Bu nedenle, 1 µm dalga boyuna sahip mevcut lazer sistemlerinin, demir dışı metaller gibi yüksek derecede yansıtıcı malzemelerin işlenmesinde ve su altı uygulamalarında sınırlamaları vardır.
Bu yakın kızılötesi lazerlerin kısıtlı uygulama alanlarının geliştirilebilmesi için yeni lazer ışık kaynaklarının araştırılması gerekmektedir. Ayrıca sera gazlarını azaltmak amacıyla yeni enerji araçları, benzinli motorlar ve içten yanmalı motorların yerini elektrikli motorlarla değiştiriyor. Elektrik motorlarının, özellikle de güç pillerinin yapımında çok fazla bakır kullanılması, güvenilir bakır işleme çözümlerine yönelik büyük bir talep yarattı ve rüzgar türbinleri gibi diğer yenilenebilir enerji sistemlerinde de aynı derecede geniş bir uygulama yelpazesine sahip.
Günümüzde yüksek güçlü endüstriyel fiber lazerler, fiber üzerinden iletilebilen yüksek parlaklıkta, yüksek güçlü lazerlerin çözümü haline gelmiştir. Günümüzde fiber lazerler uygulamaların büyük çoğunluğunda CO2 lazerlerin yerini almış ve çok sayıda endüstriyel işleme uygulamasında etkin bir şekilde kullanılmaktadır. Özellikle son yıllarda CO2 lazerlere göre daha yüksek hız, verimlilik ve güvenilirliğe sahip olan lazer kaynak ve kesme gibi endüstriyel lazerlerin beygir gücü haline gelmiştir.
