Šķiedras lasers pret tiešo diodes laseru: galvenās atšķirības un lietojuma pamācība

Ievads

Šķiedras lāzери un tiešie diodes (pusvadītāju) lāzери nodrošina lielu daļu mūsdienu rūpnieciskās marķēšanas, griešanas, metināšanas un virsmas apstrādes iekārtu jaudu — un abus bieži sajauc.

Tomēr gaismas rašanās veids pamatīgi ietekmē viļņa garumu, staru kvalitāti, elektrisko efektivitāti, kapitāla izmaksas un konkrētās lietojumprogrammas, kurām katrs avots piemērots. Šis ceļvedis salīdzina šķiedras un tiešo diodes lāzerus, lai palīdzētu jums izvēlēties piemērotāko avotu savam ražošanas procesam.

Kā katrs avots ģenerē savu staru

• Tiešais diodes lāzers: Gaismu rada tieši pusvadītāju čipu. Strāva plūst caur diodes pāreju, un fotonu radīšana notiek nekavējoties. Rūpnieciskās ierīces vairākus emitorus sakārto virknē, lai sasniegtu augstu jaudu, pārveidojot elektroenerģiju gaismā vienā solī bez starpniecības vidēm.

• Šķiedras lāzers: Process sāk ar sūkšanas diodēm (parasti darbojas 808–980 nm diapazonā). Šo gaismu ievada retzemju elementiem piedēvētā optiskajā šķiedrā — parasti itērija — kas to pastiprina līdz augstas intensitātes izvades staru 1064–1080 nm diapazonā (bieži sauc par 1070 nm). Iedomājieties sūkšanas diodes kā degvielu un piedēvēto šķiedru kā dzinēju.

Galvenās atšķirības uzreiz redzamas

Staru kvalitāte un viļņa garums: kāpēc tie ir svarīgi

Staru kvalitāte ir būtiskākā atšķirība starp abām tehnoloģijām. Jo šķiedras lasers koncentrē savu enerģiju mikroskopiskā punktā (desmiti mikroni), tas sasniedz ārkārtīgo intensitāti, kas nepieciešama, lai tīri sagrieztu biezu tēraudu, izveidotu skaidrus mikromarķējumus un uzturētu stabila «keyhole» dziļas iegrimšanas metināšanai.

Tiešā diodes stars ir ievērojami mazāk spožs. Tas aptver lielāku virsmas laukumu ar zemāku jaudas blīvumu, tādēļ tas ir ideāls vienmērīgai termiskai apstrādei, nevis precīzai griešanai vai smalkai gravēšanai.

Viļņa garums arī nosaka materiāla absorbciju spektra malās. Standarta tuvās infrasarkanās diodu sistēmas un šķiedras lāzери ir viegli absorbējamas vairumā strukturālo metālu. Tomēr augsti reflektīvi metāli, piemēram, varš un zelts, stipri atspoguļo tuvo infrasarkano gaismu — tādēļ elektronikas un e-mobilitātes ražošanā tiek izmantotas zilās (aptuveni 450 nm) un zaļās diodu modifikācijas reflektīvu komponentu metināšanai.

Efektivitāte un ekspluatācijas izmaksas

Tiešās diodu sistēmas ir efektīvākās rūpnieciskās lāzeru sistēmas no elektriskās enerģijas pārveidošanas viedokļa, pārveidojot 40–50 % elektroenerģijas sienas rozetē par lietojamu staru jaudu zemākajā izmaksā uz vatu. Šķiedras lāzeriem efektivitāte ir nedaudz zemāka — 25–40 %, jo gaisma jāpārnes caur papildu pastiprināšanas posmu.

Tomēr sienas rozetes efektivitāte atklāj tikai daļu no stāsta. Šķiedras lāzers bieži pabeidz augstas precizitātes uzdevumus ievērojami mazāk patērējot kopējo enerģiju un īsākā laikā, tādēļ viena produkta ražošanas izmaksas joprojām var būt ievērojami izdevīgākas, izmantojot šķiedras lāzeru.

Abas tehnoloģijas ir cietvielas, tādējādi novēršot nepieciešamību pēc gāzes uzpildes, spoguļu izlīdzināšanas vai trauslu stikla caurulīšu izmantošanas. Šķiedras lāzeri praktiski nepieprasa apkopi, kamēr tiešie diodu emitoru jaudas izvade samazinās pakāpeniski desmitiem tūkstošu stundu laikā, kas var prasīt periodiskus parametru pielāgojumus.

Kur katrs avots tiek izmantots

Izvēlieties šķiedras lāzeru, ja:

• Griežat loksnes metālu: Apstrādājat mīksto tēraudu, nerūsējošo tēraudu un alumīniju gan plānās loksnes, gan biezās plāksnēs.

• Precīza marķēšana un gravēšana: Uzliekot sērijas numurus, logotipus, svītrkodus un UDI kodus uz metāla un plastmasas virsmām.

• Dziļa iekļūšana vai augsta ātruma metināšana: Ieskaitot rokas lāzeru metināšanas sistēmas.

• Lāzera tīrīšana: Pulsējošu sistēmu izmantošana rūsas, oksīdu, krāsu un pārklājumu noņemšanai no metāla virsmām.

Izvēlieties tiešo diodu lāzeru, ja:

• Plastmasas savienošana: Veicot caurspīdīgo savienošanu automašīnu korpusiem, sensoriem un medicīniskajām ierīcēm.

• Lāzera lodēšana un metināšana ar lodēšanas metālu: Nodrošinot stabila, plašas teritorijas termisko iedarbību.

• Virsmas apstrāde: Veicot virsmas cietināšanu, apklāšanu un priekšsildīšanu.

• Automatizēta lielas teritorijas metināšana: Izveidojot šuvju savienojumus ar lielu atstarpi, izmantojot specializētu staru veidošanas optiku.

Pirmā lieta: Ja jūsu procesam nepieciešama griešana, gravēšana vai dziļas iedarbības metināšana, sāciet ar šķiedras lāzeru. Ja jūsu pielietojumam ir būtiska plašas teritorijas termiskā apstrāde, kur kapitāla izmaksas vienam vatom pārsver precīzu punkta izmēru, tiešajam diodu lāzeram vajadzētu rūpīgi izvērtēt.

Bieži uzdotie jautājumi

J: Vai diodu lāzers ir tas pats, kas šķiedras lāzera iekšējie pumpēšanas diodi?

A: Ne tieši. Skaistītāju diodes šķiedras lāzerā rada gaismu 808–980 nm diapazonā tikai, lai aktivizētu dopēto šķiedru, kas pēc tam izstaro galīgo apstrādes staru 1064–1080 nm diapazonā. Tiešās diodes lāzers vispār neizmanto šķiedras stiprināšanas vidi, bet novirza neapstrādāto diodes gaismu tieši uz apstrādājamo priekšmetu.

J: Kurš lāzera avots ir labāks metāla griešanai un marķēšanai?

A: Šķiedras lāzers ir viennozīmīgi izvēlētais risinājums. Tā gandrīz difrakcijas ierobežotais stars rada mazo, ārkārtīgi augstas intensitātes punktu, kas nepieciešams tīriem griezumiem un augstas kontrastivitātes marķējumiem. Tiešās diodes sistēmām trūkst spilgtuma, kas nepieciešams šīm lietojumprogrammām.

J: Vai tiešās diodes lāzeri ir lētāki ekspluatācijā?

A: Tiem raksturīga augstāka sienas ligzdas efektivitāte un zemāka cena par vatu. Tomēr zemāka spilgtuma stars dažos uzdevumos var prasīt augstākus jaudas iestatījumus vai garākus apstrādes laikus. Vienmēr novērtējiet ražošanas izmaksas katram konkrētajam izstrādājumam jūsu specifiskajā lietojumprogrammā, nevis tikai balstieties uz elektriskās efektivitātes rādītājiem.

Lāzera avota izvēle

Lāzera avots, kuru jūs izvēlaties, nosaka jūsu visu darbību kvalitāti, apstrādes ātrumu un vienības ekonomiku. Kā modernu lāzera tīrīšanas, metināšanas, marķēšanas un griešanas sistēmu ražotājs mēs palīdzam pircējiem novērtēt šos faktorus pirms kapitāla ieguldījuma. Dalieties ar mūsu lietojumprogrammu inženieru komandu par jūsu mērķmateriāliem, to biezumiem un ražošanas ātrumiem, un mēs ieteiksim ideālo avotu un jaudas klasi, ko atbalsta paraugu testēšana uz jūsu faktiskajām detaļām.