Pada awal 2009, orang-orang di industri pengolahan bahan mulai melihat laser pulsa yang dapat memberikan daya puncak tinggi, dan laser kontinyu dengan tingkat daya lebih tinggi. Kekuatan puncak dari laser tersebut umumnya dapat mencapai 3 kW dan daya rata-rata adalah 300 W. Lompatan dalam teknologi telah menyebabkan puncak yang lebih tinggi dan daya rata-rata. Hari ini, kekuatan puncak hingga 20kW, kekuatan rata-rata 2kW, dan laser kontinu ultra-daya tinggi telah diperkenalkan. Pembaruan kekuatan yang terus-menerus telah mendorong laser serat ke tahap pemrosesan perangkat luar angkasa.
Dibandingkan dengan laser Nd: YAG tradisional, serat laser telah secara signifikan meningkatkan efisiensi konversi elektro-optik dan kecerahan sinar (operasi mode tunggal atau bit rendah), dan tidak memerlukan pemanasan awal. Ketika daya diubah, apakah itu mode flat-top (seperti yang ditunjukkan pada gambar) (1)), atau mode Gaussian, diameter spot selalu tetap stabil, pada saat yang sama, frekuensi pulsa lebih tinggi, dan penyesuaian parameter waktu nyata lebih kuat. Karena serat laser menggunakan emitor tunggal untuk menggairahkan, ia memiliki lompatan kualitatif dalam hal keandalan, stabilitas daya dan fleksibilitas dibandingkan dengan laser pompa flash.
Mengingat metode aplikasi serat laser yang fleksibel dan beragam, tidak hanya dapat dipasang sebagai mesin baru, tetapi juga jalur produksi yang ada dapat ditingkatkan, sehingga mereka menempati pangsa pasar yang semakin banyak. Semua sistem produksi sebelumnya menggunakan laser Nd: YAG dapat dikonversi menjadi serat laser.
Kebutuhan pengeboran dalam penerbangan
Industri dirgantara tidak diragukan lagi adalah industri lain yang telah mendapat manfaat besar dari laser serat. Dalam industri penerbangan saat ini, mesin turbin mungkin memiliki jutaan lubang, yang terutama digunakan untuk membantu perangkat menghilangkan panas secara tepat waktu selama operasi. Ketebalan, sudut, diameter, dan bentuk lubang bervariasi. Di bidang aplikasi pengeboran kedirgantaraan, laser serat baru adalah pilihan yang lebih cepat, lebih fleksibel, lebih stabil, dan lebih hemat biaya.
Ada dua cara utama untuk menghasilkan lubang pendingin untuk perangkat penerbangan: satu adalah dengan menggunakan beberapa pulsa untuk membentuk lubang bor sesuai dengan aperture yang diperlukan (pengeboran pulsa); yang lainnya adalah menggunakan bintik-bintik kecil untuk memindahkan balok dalam kisaran melingkar untuk membentuk lubang bor (Soket). Secara keseluruhan, soket lebih lambat, tetapi bentuknya lebih sempurna. Dalam beberapa aplikasi, hanya lubang pelindung yang dapat dipilih. Lubang-lubang ini biasanya memiliki diameter 0,015-0,030in. Ada juga persyaratan pengeboran khusus di bidang penerbangan, yaitu lubang berbentuk kipas yang menghubungkan lubang pembatas arus. Lubang-lubang berbentuk kipas ini adalah saluran keluar udara pendingin, tujuannya adalah untuk mengalihkan aliran udara yang sama ke area yang lebih besar untuk mencapai efek pendinginan yang lebih baik. Saat ini, ada terutama proses-proses berikut untuk menghasilkan lubang berbentuk kipas: yang pertama adalah tempat kecil laser + pemindai Q-switched. Pemindai digunakan untuk memindai bentuk di pintu keluar lubang. Menggunakan metode ini untuk memproses lubang berbentuk kipas memerlukan dua mesin untuk beroperasi secara terpisah. Metode kedua adalah mengurangi ukuran spot untuk membuat lancip, dan kemudian menggunakan CNC nesting, tetapi metode ini jauh lebih lambat daripada "metode dua langkah" yang dilengkapi dengan pemindai; Metode ketiga adalah menggunakan teknologi pengeboran EDM, dan menambahkan lubang berbentuk kipas setelah lubang pembatasan terbentuk. Sangat penting untuk menghindari pengelupasan lapisan penghalang termal saat mengebor lubang berbentuk kipas, dan sebagian besar perangkat sekarang memiliki lapisan penghalang termal.
Aplikasi pengeboran udara - serat laser
Dibandingkan dengan laser berdenyut Nd: YAG, keuntungan dari serat laser jelas. Pertama, sumber pompa serat laser adalah dioda daripada flash, sehingga dapat membentuk gelombang persegi yang sempurna. Kedua, laser Nd: YAG menggunakan pompa flash melambat, sehingga sebagian energi laser selalu di bawah ambang penguapan area target. Bagian energi ini akan melelehkan material dan menyebabkan lapisan penghalang termal terkelupas. Untuk memenuhi spesifikasi lapisan pengulangan, periode pulsa harus kurang dari 1 ms. Dalam hal ini, serat laser memiliki keunggulan absolut, karena dapat menghasilkan bentuk gelombang gelombang persegi, sehingga penggunaan pulsa 10ms dapat memenuhi persyaratan peralatan penerbangan untuk spesifikasi pengerjaan ulang dan peretakan.
Kami menggunakan ruang pembakaran sebagai contoh. Saat menggunakan pengeboran pulsa, ruang pembakaran akan berputar beberapa kali secara bersamaan selama proses pengeboran. Dalam hal ini, 5 pulsa diperlukan untuk pengeboran melalui, dan 2 pulsa lagi digunakan untuk membentuk lubang berbentuk kipas. Biasanya frekuensi pengulangan maksimum laser ini adalah 10 pulsa / detik. Laser serat dapat membentuk lubang kipas dengan denyut panjang. Jika periode pulsa dan energi pulsa sama dengan laser Nd: YAG digunakan, kecepatannya bisa mencapai 10 kali lipat dari aslinya. Apakah satu atau dua pulsa panjang atau beberapa pulsa, kualitas pengeboran yang sama dapat diperoleh. Selain itu, serat laser juga dapat menyesuaikan periode pulsa selama dan setelah pengeboran, daripada menggunakan beberapa pulsa sepanjang waktu, yang bermanfaat untuk menghindari kerusakan pada tubuh.
Karakteristik laser serat berkicau adalah bahwa ia dapat menghasilkan dalam mode flat-top, sedangkan laser Nd: YAG kira-kira adalah mode Gaussian. Oleh karena itu, berkat mode flat-top, seluruh energi dari mantan melebihi ambang penguapan, sementara sebagian besar yang terakhir berada di bawah ambang. Penelitian telah menunjukkan bahwa untuk mencapai efek pengeboran yang sama dalam kondisi yang sama, laser serat membutuhkan lebih sedikit energi. Alasannya adalah gelombang persegi + mode flat top. Justru karena karakteristik ini bahwa serat laser lebih efisien dalam pengeboran dan lebih sedikit kerusakan termal. Dengan lebih sedikit kerusakan termal, pengelupasan dan pengerjaan ulang lapisan akan meningkat.
Salah satu alasan mengapa laser Nd: YAG telah menarik banyak perhatian adalah sifat divergensi berkas yang unik. Ukuran spot dapat diubah dengan menambah atau mengurangi daya. Selama fokus difokuskan kembali, apertur yang diperlukan dapat dicapai. Beberapa laser Nd: YAG mengintegrasikan teleskop pemfokusan internal untuk mengubah sudut divergensi berkas, tetapi penyesuaian ini memerlukan profesionalisme operator tingkat tinggi, parameter yang memakan waktu, dan benar, sehingga banyak orang tidak optimis Metode ini. Pada titik ini, serat laser justru sebaliknya. Karena bentuk pemfokusannya melingkar sempurna, itu tidak akan berubah ketika daya meningkat atau menurun, dan jika teleskop yang dapat diukur ditempatkan dalam sistem, ia akan dapat secara langsung mengubah ukuran titik fokus selama pengeboran penerbangan. Kisaran biasanya 3-1.
Fleksibilitas laser serat jauh di atas laser Nd: YAG. Ini terutama karena dioda respons tinggi dari pembuat dapat mengubah periode pulsa dan tingkat daya selama pengeboran penerbangan, memungkinkan operator untuk menggunakan tingkat daya dan periode pulsa yang berbeda untuk membuat urutan pulsa yang diinginkan. Sebagai contoh, mulailah dengan daya rendah, pulsa pendek, dan kemudian tambah daya dan pulsa secara berurutan berdasarkan persyaratan pengeboran tertentu. Karena laser serat dapat memberikan daya puncak yang tinggi dalam rentang kW sambil menyesuaikan ukuran tempat dan periode pulsa (hingga 10 μs), hanya satu mesin yang cukup.
Saat menggunakan teknologi selongsong, kecepatan pemrosesan laser serat dapat mencapai 10 kali lipat dari laser pulsa Nd: YAG yang dipompa oleh lampu. Tidak hanya itu, serat laser juga dapat dikonversi menjadi output terus menerus hingga 2kW saat pengeboran dalam penerbangan untuk mencapai pemotongan kecepatan tinggi. Untuk beberapa desain ruang bakar, jumlah ini dapat lebih ditingkatkan. Singkatnya, laser serat berdenyut sangat ideal untuk memotong pelat yang lebih tebal dan aplikasi pengeboran kecepatan tinggi.
