Мифы о лазерах: то, чего не знают производители, может повредить процессу

Лазеры часто используются для соединения деталей в автомобильном производстве. Мониторинг лазерной системы помогает обеспечить последовательный и высококачественный процесс соединения.

Применение мощных лазеров становится все более распространенным в промышленных условиях, таких как спекание в аддитивном производстве, соединение компонентов кузова в автомобильной промышленности, а также сверление и резка компонентов аэрокосмической промышленности. По мере открытия и разработки новых применений этих лазеров все больше производителей осознают, насколько надежными и воспроизводимыми могут быть промышленные лазерные системы.

Как и любой другой станок, технологии, связанные с лазерной системой, значительно продвинулись за последние несколько десятилетий. Однако до сих пор существует множество мифов, связанных с использованием, эксплуатацией и обслуживанием промышленного лазера. Отделение фактов от вымысла имеет решающее значение для обеспечения высококачественного лазерного процесса.

Использование лазера в качестве промышленного инструмента можно проследить почти с момента появления самого лазера. CO2-лазер раньше был рабочей лошадкой лазерного производства благодаря своей мощности, относительно недорогим эксплуатационным расходам и простоте обслуживания. Сотни тысяч все еще используются сегодня.

В 1980-х годах волоконный лазер стал промышленным инструментом, и это изменило ландшафт промышленного лазерного производства. Волоконный лазер принес несколько преимуществ, таких как повышение эффективности настенной розетки, улучшение качества луча и снижение затрат на техническое обслуживание по сравнению с хорошо зарекомендовавшими себя CO2-лазерами. Но первые поколения волоконных лазеров были дорогими, не давали мощности, необходимой для промышленных лазерных применений, и их было трудно обслуживать. Производители волоконных лазеров преодолели большинство этих препятствий и теперь предлагают более практичные источники и системы.

Какими бы высококачественными и надежными ни стали сегодняшние лазерные системы, у пользователя может возникнуть соблазн пренебречь тем фактом, что система по-прежнему состоит из физических частей с физическими свойствами. Лазерные системы состоят из механических и электрических компонентов, которые изнашиваются или выходят из строя после периодического использования. Когда эти лазеры используются в суровых промышленных условиях, заполненных технологическим мусором, деградация и выход из строя компонентов умножаются, что приводит к снижению эффективности и увеличению эксплуатационных затрат.

Разработчики систем проявили творческий подход к управлению мусором процессов. Однако без измерения производительности лазерной системы пользователь не может понять все последствия ухудшения характеристик компонентов системы или понять, как и когда предпринять действия для максимизации эффективности системы.

Лазерные системы требуют значительных финансовых вложений для максимально быстрого и эффективного производства деталей. Периодическое обслуживание системы необходимо, но очевидное желание максимизировать отдачу от инвестиций (ROI) означает минимизацию времени, необходимого для обслуживания системы. Система измерения производительности лазера может обеспечить быстрое представление о том, как работает лазер, и помочь в разработке более комплексной процедуры обслуживания лазера.

В приложениях с CO2-лазерами, когда лазер начинает отклоняться от оптимизированного процесса, у пользователя лазера может возникнуть соблазн увеличить мощность, чтобы продолжить обработку деталей, не обращая внимания на то, почему лазер теряет эффективность. Возможно, происходит повышенное тепловое воздействие на лазерную систему, вызванное устаревшей, поврежденной или загрязненной оптикой, обычно расположенной рядом с процессом. Тепловой эффект заставляет сфокусированное пятно смещаться вверх, что приводит к снижению удельной мощности.

Приборы для профилирования луча позволяют конечным пользователям настраивать свои лазерные процессы для достижения точного излучения, достаточного для выполнения задачи, но не слишком интенсивного, чтобы, например, сварной шов перегревался и давал менее оптимальные результаты. Современные инструменты лазерных измерений помогают пользователям понять характеристики их лазерного луча и оптимизировать работу и обслуживание своих систем.

Кроме того, производители должны знать основную разницу между CO2-лазерами и волоконными лазерами. CO2-лазеры работают на очень щадящей длине волны 10,6 мкм. Оптика этих лазеров надежна, менее подвержена повреждениям из-за окружающего технологического мусора и проще в обслуживании. Современные волоконные, дисковые и диодные лазеры работают на длине волны около 1 мкм. Оптика, используемая в этих лазерах, более восприимчива к повреждениям от мусора, образующегося в суровых промышленных условиях, и при ее замене необходимо обращаться с особой осторожностью. Некоторые операторы лазеров полагаются на устаревшую практику замены оптики CO2-лазера, но эта практика в конечном итоге может привести к повреждению обрабатывающих головок их лазеров с длиной волны 1 мкм.