Existují dva typy vláknových laserů: jednorežimové-a více{1}}režimové. Jejich rozdíly v aplikacích mikrosvařování je třeba vzít v úvahu při výběru toho nejlepšího.
Jedno{0}}režimové vláknové lasery používají vlákna s průměrem jádra přibližně 9 mikronů k produkci zaostřených paprsků o velikosti pouhých 10 mikronů. Díky tomu jsou ideální pro aplikace laserového řezání. U svařování však úzká šířka svaru nemusí vyhovovat většině výrobních montážních tolerancí.
Vícevidové vláknové lasery generují paprsek "s plochým vrcholem" s nižší intenzitou a větší rovnoměrností pomocí vláken s průměrem jádra 50-300 mikronů. To usnadňuje expanzi tavné zóny a lépe vyhovuje potřebám laserového mikrosvařování, na rozdíl od jiných typů laserů.
Tento obrázek zobrazuje laser opouštějící vlákno a průřez intenzity výkonu-ve dvou režimech.
Zvažte laserové vyrovnání pro svarové spoje. Pro vyrovnání paprsku se spojovou linií je typicky potřeba velikost bodu alespoň 200 mikronů kvůli toleranci polohy na sebe a mezeře mezi svařovacími hranami. Získání tak velkého bodu pomocí jednorežimového vláknového laseru by však vyžadovalo ohniskovou vzdálenost 2–3 stopy, což u svařovacích systémů není praktické. Kromě toho středová síla jednovidového laseru směrem k okraji klesá, což má za následek koncentrovanou energii v malé oblasti. Mezery ve spoji mohou způsobit problémy se svařováním, jako jsou podříznutí nebo nevyplněné oblasti. Vysoká intenzita laseru navíc dokáže odstranit přebytečný materiál.
Vícevidové vláknové laserové paprsky nabízejí rovnoměrné rozložení intenzity pro stabilní svařovací proces. Jsou méně ovlivňovány mezerami ve svařovaném povrchu a mají pevnější profil, který dokáže roztavit více materiálu a účinně přemostit všechny mezery nezbytné pro úspěšný svar.
Průřez svarem-jednorežimových a vícerežimových-laserů z nerezové oceli o tloušťce 0,06{4}} je zobrazen níže.
Použitý jedno{0}}režimový vláknový laser měl výkon 500 W, rychlost 300 obr./min a velikost bodu 30 mikronů. Použitý multi-režimový vláknový laser měl výkon 700 W, rychlost 100 obr./min a velikost bodu 150 mikronů. Druhý multi{10}}vláknový laser měl výkon 1 kW, rychlost 80 obr./min a velikost bodu 250 mikronů.
Výběr správné technologie: Jednorežimové vs. Multimódové lasery
Když na to přijdelaserové mikro svařování, je výběr vhodného režimu vláknového laseru zásadní pro dosažení optimální kvality svaru a udržení nákladové-efektivity. Volba mezi jednorežimovými a vícevidovými vláknovými lasery zásadně závisí na tolerancích výrobní sestavy, konfiguracích spojů a tloušťce materiálu. Abychom vám pomohli učinit informované rozhodnutí pro vaše průmyslové aplikace, shrnuli jsme klíčové rozdíly, technické parametry a údaje o experimentálním výkonu obou typů laserů v obsáhlé srovnávací tabulce níže:
| Srovnávací metriky | Jednorežimový-vláknový laser | Multimódový vláknový laser |
| Průměr jádra | Přibližně . 9 mikronů | 50–300 mikronů |
| Velikost ohniska | Zaostřeno na přibližně . 10 mikronů | Obvykle vyžaduje 200 mikronů nebo větší (150 μm a 250 μm používané v experimentálních testech) |
| Profil a intenzita paprsku | Úzký paprsek; intenzita výkonu klesá směrem k okraji; vysoce koncentrovaná energie na malé ploše. | Vytváří profil paprsku "s plochým vrcholem" s nižší špičkovou intenzitou a vyšší rovnoměrností. |
| Přizpůsobení tolerance montáže | Chudý. Úzká šířka svaru nemusí vyhovovat většině výrobních montážních tolerancí; vyžaduje extrémně vysokou přesnost vyrovnání spoje. | Dobrý. Rovnoměrné rozložení intenzity zajišťuje stabilní proces svařování a je méně ovlivněno mezerami na svařované ploše. |
| Rizika defektu spáry | Vysoký. Mezery mohou způsobit problémy se svařováním, jako jsou podříznutí nebo nevyplněné oblasti; vysoká intenzita laseru může také odstranit přebytečný materiál. | Nízký. Má silnější profil nosníku, který roztaví více materiálu a účinně přemostí potřebné mezery pro úspěšný svar. |
| Typické aplikační scénáře | 1. Ideální pro aplikace laserového řezání. 2. Vhodné pro vysokorychlostní-přeplátované svařování a těsné spoje vyžadující menší výkon laseru při dosažení požadované hloubky průniku. |
1. Ideální pro laserové mikrosvařovací aplikace. 2. Dobře-vhodné pro standardní a přesné svářečské práce, kde jsou vyžadovány montážní mezery a specifické šířky svarů. |
| Porovnání experimentálních dat (na nerezové oceli o tloušťce 0,06 palce |
Výkon: 500W Rychlost: 300 obr./min Velikost bodu: 30 mikronů (Vlastnost: Dosahuje požadované hloubky průniku při nižším výkonu) |
Pouzdro 1: Výkon: 700 W / Rychlost: 100 obr./min / Velikost bodu: 150 mikronů Případ 2: Výkon: 1 kW / Rychlost: 80 obr./min / Velikost bodu: 250 mikronů (Funkce: Poskytuje stabilnější proces a širší profil svařování) |
Jedno{0}}režimové vláknové lasery jsou v určitých případech užitečné pro laserové mikrosvařování. Lze je použít pro vysokorychlostní-přeplátované svařování a těsné spoje s menším výkonem laseru, přičemž je stále dosaženo požadované hloubky průvaru. K tomuto účelu lze použít i multimódové lasery.