Lasery przemysłowe Laser Nd:YAG – budowa i zastosowanie

Prezentacja na temat: "Lasery przemysłowe Laser Nd:YAG – budowa i zastosowanie"— Zapis prezentacji:

1 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: 255ms 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 mm spawania spoinowego aluminium i miedzi. spawanie na zakładkę 100 mm 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 światłowód można go stosować w połączeniu z robotem

8 Porównanie kosztów pompowania
Laser pompowany diodowo Diody wytrzymują 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 100mm 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 mm do mm w najgorszym przypadku

11 Zastosowanie impulsowego lasera Nd:YAG w przemyśle elektronicznym
Hermetycznie oddzielone spawanie – komora rękawicowa – minimalizacja ilości cząsteczek zanieczyszczeń Kończenie 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