Aplicações de perfuração aeroespacial - lasers de fibra
As vantagens dos lasers de fibra são óbvias em comparação com os lasers pulsados Nd: YAG. Primeiro, a fonte da bomba do laser de fibra é um diodo em vez de uma lâmpada de flash, por isso pode formar uma onda quadrada perfeita. Em segundo lugar, o laser Nd: YAG bombeado com flash é mais lento e mais lento, portanto, há sempre uma parte da energia do laser menor do que o limite de evaporação da área alvo. Esta parte da energia irá derreter o material, fazendo com que o revestimento de barreira térmica se solte. Para atender às especificações da camada de recolocação, o período de pulso deve ser menor que 1 ms. Neste ponto, os lasers de fibra têm uma vantagem absoluta porque geram formas de onda de onda quadrada, de modo que o uso de pulsos de 10ms pode atender às especificações de dispositivos aeroespaciais para reformulação e fissuração.
Nós usamos a câmara de combustão para ilustrar. Ao usar a perfuração por impulsos, a câmara de combustão irá rodar várias vezes em paralelo durante o processo de perfuração. Neste caso, 5 pulsos são necessários para a perfuração, e 2 furos são usados para formar os furos em formato de leque. Normalmente, a taxa máxima de repetição deste laser é de 10 pulsos / segundo. O laser de fibra pode formar um orifício em forma de leque com um pulso longo. Se o mesmo período de pulso e energia de pulso do laser Nd: YAG forem usados, a velocidade pode ser de até 10 vezes. A mesma qualidade de perfuração pode ser alcançada com pulsos simples ou dois longos ou múltiplos pulsos. Além disso, o laser de fibra também pode ajustar o período de pulso após a perfuração e a perfuração, em vez de usar vários pulsos o tempo todo, o que ajuda a evitar danos ao corpo.
Os lasers de fibra são caracterizados por uma saída no modo flat-top, enquanto os lasers Nd: YAG são aproximadamente gaussianos. Portanto, graças ao modo flat-top, o primeiro excede o limiar de evaporação, enquanto o último tem uma porção significativa abaixo do limite. Estudos mostraram que os lasers de fibra requerem menos energia para atingir o mesmo efeito de perfuração sob as mesmas condições. O motivo é o modo de onda quadrada + topo plano. É também por causa desta característica que os lasers de fibra são mais eficientes na perfuração e têm menos danos térmicos. Menos danos térmicos resultarão em melhor descascamento e remodelação do revestimento.
Uma das razões pelas quais os lasers Nd: YAG têm recebido muita atenção é a propriedade única de divergência do feixe, cujo tamanho do ponto pode mudar com o aumento ou diminuição da potência, e a abertura desejada pode ser alcançada através de refocagem. Alguns lasers Nd: YAG integram um telescópio de focagem interna para alterar o ângulo de divergência do feixe, mas esse ajuste exige que o operador tenha um alto grau de profissionalismo, consuma tempo e ajuste os parâmetros, portanto muitas pessoas não estão otimistas. Este método. Neste ponto, o laser de fibra é exatamente o oposto, porque sua forma de foco é perfeitamente redonda, portanto não há alteração quando a potência é aumentada ou abaixada, e se um telescópio escalável é colocado no sistema, altere diretamente o tamanho do laser. ponto focalizado durante a perfuração de vôo. O intervalo é geralmente 3-1.
Os lasers de fibra são muito mais flexíveis que os lasers Nd: YAG, principalmente porque os diodos de alta resposta podem alterar o período de pulso e a potência durante a perfuração de vôo, permitindo que os operadores criem diferentes tamanhos de energia e períodos de pulso. A sequência de pulsos requerida. Por exemplo, use baixa potência, pulsos curtos e depois aumente a potência e o pulso de acordo com a sequência, dependendo dos requisitos de perfuração específicos. Como o laser de fibra pode ajustar o tamanho do ponto e o período de pulso (tão baixo quanto 10 μs) enquanto fornece energia de pico alta no nível de quilowatts, apenas uma máquina é suficiente.
Ao usar a tecnologia de perfuração, o laser de fibra pode ser processado até 10 vezes mais rápido que o laser pulsado Nd: YAG bombeado por lâmpada. Não apenas isso, mas no caso de perfuração de vôo, os lasers de fibra também podem ser convertidos em saída contínua de até 2 kW para cortes em alta velocidade. Esses dados podem ser aprimorados para alguns projetos de câmaras de combustão. Em resumo, os lasers de fibra pulsada são ideais para cortar chapas mais espessas e aplicações de perfuração de alta velocidade.
