Зачем нужны лазеры? Это логичный вопрос, ведь на первый взгляд, они никаких инновационных возможностей предприятиям не предоставили. Раньше тоже были сварочные приборы, справлялись со своей функцией прекрасно. Так к чему делать как лучше там, где уже хорошо? Ответ прост — волоконный аппарат лазерной сварки позволяет повысить скорость производства, удешевить себестоимость шва и улучшить качество обработки в разы.
Принцип работы волоконных лазеров
Суть работы таких устройств заключается в генерации когерентного излучения путем экскитации активной среды. В принципе, все лазерные приборы именно так и работают. Только излучатель везде разный. В этих приборах — допированное оптическое волокно с редкоземельными и переходными металлами. Их ионы способны усиливать световую энергию с определенной длиной волны. Волоконные лазеры считаются наиболее эффективными в преобразовании электроэнергии поступающей от высоковольтного блока питания в излучение. Рассмотрим процесс подробнее.
Итак, с высоковольтного блока питания подают электроэнергию, которая поступают к лазерным диодам (источник накачки) для создания фотонов. В диодах есть 2 полупроводника. Один с положительным зарядом, но требующий дополнительный электрон, второй с отрицательным, у которого как раз есть лишний. Когда они встречаются, свободный электрон высвобождается в виде фотона и с течением времени, их количество нарастает. Эти диоды называют источником накачки, как раз потому что они генерируют свет и накачивают его в оптоволоконную среду.
Представьте свет в природе или в искусственной среде. Он рассеивается. Чтобы это не происходило в лазерах, в дело вступают ядро и оболочка оптоволоконного устройства. Ядро состоит из кварцевого стекла. А оболочка отражает свет прямиком в ядро, за счет низких показателей преломления.
После того, как свет прошел путь через оптоволокно лазерного станка для сварки металла, он попадает в резонатор для формирования длины волны. Резонатор легирован редкоземельными элементами, чаще всего, иттербием. Попадая на такое волокно, свет набирает энергопотенциал высокого уровня, а при успокоении электронов, происходит высвобождение фотонной энергии.
Резонатор лазера обладает неким оптическим эффектом, за счет брегговских решеток, отражающих свет и также выпускающих в среду фотоны. Вот так и образуется лазерный луч.
Отдельно стоит отметить легирующий элемент. Потому что именно от этого материала зависит длина волны. Как уже было сказано, чаще всего это иттербий, но может быть эрбий, неодим и т. д.
Итак, у нас получился лазерный луч, но его еще нужно сфокусировать, создать пятно и так далее. Поэтому он проходит в лазерную головку, где как раз установлена оптическая система. А затем уже попадает в сопло, через которое выходит на рабочий стол.
Процесс формирования лазерного луча сложный, а устройство, еще более хитрое. Когда-то в детском научном журнале публиковали статью по созданию излучения в домашних условиях. Но, к сожалению, оказалось, что схема некорректная.
Где используют волоконные лазеры?
Оптоволоконный лазерный станок используют практически везде, будь то промышленность, наука, оборона или ремонтные цеха:
- производство — для соединения заготовок между собой;
- медицина — лечение различных заболеваний кожных покровов, при проведении хирургических операций;
- наука — в виде инструмента для исследований разных оптических явлений, а также для создания приборов;
- оборона — в качестве источника излучения для оружия, в изготовлении систем наведения и указания целей;
- ремонт — для залатывания поверхностей или их замены. Особенно часто используются в автомастерских и на трубопроводных магистралях.
Какие преимущества?
Как уже было отмечено, сварка деталей, как производственный процесс, существовала еще задолго до появления первого лазера. Но с появлением волоконных устройств:
- Процесс стал намного быстрее, так как во-первых, возможна интеграция в автоматизированную линию, а во-вторых, он не зависит от человеческого фактора.
- Линия шва ровная, а сам шов, из-за равномерного диаметра светового пятна и высокой точности наведения, тонкий и аккуратный.
- Соединение волоконный аппарат лазерной сварки создает прочное на разрыв, так как отсутствуют пробелы и не используются присадки.
- Практически нет выбраковки, опять-же, из-за точности и автоматизации процесса. Ко всему, материал вокруг расплава практически не нагревается, а следовательно, нет его деформации.
Даже с маской при сварке классическим инструментом есть риск негативного воздействия дуговой вспышки на зрение мастера, и испарений, на дыхательную систему. Конечно, при сварке лазером СИЗ оператор использует обязательно, но при грамотном подходе к работе, нет никакого риска для здоровья.
Волоконные лазеры бывают разными и возможна их интеграция в автоматизированную линию, об этом уже писали, но есть основное преимущество устройств с ЧПУ — это дистанционное управление, возможность быстрой замены задач и создание проектов работы со сложными конфигурациями заготовок.
Появилась возможность работы с разными материалами. Волоконные лазеры используют в основном в обработке деталей с отражающими способностями, то есть всевозможных металлов и сплавов, как в крупной металлургии, так и в ювелирной отрасли.
Купить или не купить волоконный аппарат лазерной сварки?
Нет смысла говорить о том, что это, мягко говоря, не самые дешевые приборы. Есть ли резон внедрять волоконный аппарат лазерной сварки в производство? Да, если он требуется не периодически, а перманентно или включен в производственную линию. В этом случае он очень быстро окупится.
Для экономии пространства и средств некоторые средние предприятия покупают вовсе комплексные приборы, способные решать сразу несколько задач по обработке материалов. Для крупных и узкоспециализированных цехов, целесообразно выбрать отдельный волоконный аппарат лазерной сварки.
Если средства позволяют, можно приобрести в компании ЭЛСОР качественный прибор, если нет или вы только хотите попробовать работу с ним, ЭЛСОР предлагает взять лазерный аппарат в лизинг. То есть, даже начинающее предприятие сможет себе позволить такую роскошь — расти, развиваться и даже успешно конкурировать.
В ЭЛСОР вы найдете приборы для разных производственных целей, подобрать к ним комплектующие, заказать сервис с установкой и пусконаладочными работами.
Таким образом волоконный аппарат лазерной сварки станет не лишней статьей расхода бюджета, а средством для достижения производственных целей.
