Upload
bliss
View
85
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Lasery przemysłowe Laser Nd:YAG – budowa i zastosowanie. Mariusz Konowalski. Laser Nd:YAG - przypomnienie. Ośrodek czynny – kryształ Y 3 Al 5 O 12 ( YAG ) - granatu aluminiowo -itrowego domieszkowany neodymem. Inwersja obsady poprzez pompowanie optyczne. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Lasery przemysłowe Laser Nd:YAG – budowa i zastosowanie
Mariusz Konowalski
2
Laser Nd:YAG - przypomnienie
Ośrodek czynny – kryształ Y3Al5O12 (YAG) - granatu aluminiowo -itrowego domieszkowany neodymem.Inwersja obsady poprzez pompowanie optyczne.Emituje promieniowanie o długości 1064 nm, które może być przesyłane światłowodami. Może pracować w trybie impulsowym jak i ciągłym.Przejścia laserowe zachodzą w powłoce 4f. Czas życia górnego stanu laserowego: 255s dolnego ~ 30ns
3
Laser Nd:YAG – budowa
4
Laser Nd:YAG – poziomy energetyczne i przejścia
5
Konkurencja dla Nd:YAG czyli Yb:YAG - lasery dyskowe i włókniste
W dziedzinie cięcia:
Poprawa jakości wiązki i wielkości plamki
Dokładnej kontrola szerokości nacięcia
Wyższa jakość powierzchni uciętej krawędzi.
Pozwala na ostrzejsze mikrocięcie wewnątrz konturu np. implantów stalowych rurek
W dziedzinie spawania możliwość :
osiągnięcia spawanych miejsc w zakresie 100-800 m
spawania spoinowego aluminium i miedzi.
spawanie na zakładkę 100 m folii metalu
spawania większych plastycznych komponentów
6
Zalety konwencjonalnego lasera Nd:YAG
Jest sprawdzoną technologią
Krótki czas trwania impulsów mocy idealny do spawania punktowego i liniowego
Każdy impuls o tej samej energii
Dobra kontrola czasu trwania impulsu i mocy szczytowej
Ciągle ulepszana technologia – przenoszenie impulsu również przez włókna
7
Zalety konwencjonalnego lasera Nd:YAG
Wygodny interfejs użytkownika
Dzięki możliwości przesyłania wiązki lasera Nd:YAG przez światłowódmożna go stosować w połączeniu z robotem
8
Porównanie kosztów pompowania
Laser pompowany diodowo
Diody wytrzymują 10-20 tys. godzin pracy a nawet więcej ale muszą być w końcu wymienione.
Koszt wymiany wynosi do połowy wartości całego lasera.
Laser pompowany lampami łukowymi
Lampy łukowe wytrzymują
1-2 tys. godzin pracy.
Koszt wymiany poniżej 100$.
9
Zastosowanie impulsowego lasera Nd:YAG w przemyśle medycznym
Łączenie bardzo małych, cienkościennych i mechanicznie delikatnych komponentów
Rurki drenowe, cewniki, druty prowadzące itp.
Spawanie wymaga stabilnego źródła niskiej mocy
Wielkości spawu poniżej 100m przy energii do 0,1 J
Obróbka, z powodu niewielkich rozmiarów i kruchości materiałów ma też duże znaczenie w osiągnięciu dobrych spawów
10
Zastosowanie impulsowego lasera Nd:YAG w przemyśle optycznym
Sieci światłowodowe - elementy łączone przez spawanie laserowe
Wymagana stabilność i powolna obróbka cieplna (uwaga na termiczne wypaczenia części)
Z powodu niewielkich rozmiarów ważne jest odpowiednie ustawienie elementów – szpar pomiędzy nimi
Z tego powodu celność spawania waha się od 1-2 m do 10-20 m w najgorszym przypadku
11
Zastosowanie impulsowego lasera Nd:YAG w przemyśle elektronicznym
Hermetycznie oddzielone spawanie – komora rękawicowa – minimalizacja ilości cząsteczek zanieczyszczeńKończenie spawu – optymalizacja prędkości i penetracji
Duża częstotliwość i krótki czas trwania impulsu zmniejszają średnią moc potrzebną do utworzenia spawu
spaw Kovaru (stopu Fe-Ni-Co)
12
Udoskonalenia
Kontrolowany impuls + oliwienie krawędzi =
większa szybkość + redukcja rozprysku
Lasery dużej mocy mogą przekazywać impuls przez mniejsze rdzenie włókien co pozwala na szybsze spawanie i mniejsze rozmiary spawów
13
Podsumowanie
Lampowo pompowany laser Nd:YAG jest wciąż preferowany do spawania w przemyśle
Zgrzewanie liniowe - sporadyczna konkurencja innych technologii ( dyskowych, włóknistych)
Zgrzewanie punktowe – bezkonkurencyjny
Nd:YVO4 - zielony laser - może konkurencja w przyszłości