Промышленные волоконные лазеры

Промышленные волоконные лазеры
Автор статьи: Компания ООО НТО «ИРЭ-Полюс»
Существует большое число моделей волоконных лазеров различного назначения. Ниже
представлена линейка промышленных волоконных лазеров с длиной волны 1,07 мкм и выходной
мощностью от 100 Вт до 10 кВт. Такие лазеры позволяют решать практически весь спектр
технологических задач по лазерной резке, сварке и термообработке.
Первую группу волоконных лазеров промышленного назначения представляют модели
мощностью до 600 Вт. Конструктивно они выполнены в 19-дюймовом корпусе высотой 150-270 мм.
Такое исполнение удобно при встраивании лазеров в технологические установки, возможна также
их установка в 19-дюймовые стойки вместе с другим оборудованием (чиллером, блоком
управления комплексом и др.). Лазеры этой группы могут быть как одномодовыми с оптическим
качеством выходного пучка М2 = 1,05…1,1, так и маломодовыми с М2<7. Маломодовые модели
несколько дешевле одномодовых и позволяют использовать при резке металлов малой и средней
толщины (до 5 мм) более компактные и удобные оптические головки. Однако одномодовые лазеры
позволяют обеспечить более высокую производительность и точность обработки. Длина
выходного оптического кабеля составляет обычно 5-20 м, но при необходимости может быть
увеличена до 30-50 м.
Охлаждение лазеров – жидкостное (вода или антифриз). Лазеры мощностью до 200 Вт могут
быть выполнены с воздушным охлаждением. Полный КПД лазеров этой группы составляет 2025%, поэтому теплосброс оказывается не выше, чем у бытового электрочайника. Питание – от
однофазной сети 220 В.
Волоконные лазеры не требуют юстировок, обслуживания, либо регламентной замены какихлибо узлов в течение всего срока эксплуатации. Рассчитаны лазеры на многолетнюю работу в
заводских условиях при 2-3 сменной загрузке на полной мощности.
В Табл. 1 приведены технические характеристики волоконных лазеров этой группы. Основное
назначение лазеров такой мощности – резка различных материалов малой и средней толщины,
сварка пластиков и тонких металлов, спекание порошков в установках лазерного
прототипирования, гравировка с проплавлением.
Лазеры мощностью 0,7…3 кВт предлагаются в стоечном исполнении с высотой стойки около 1,2
м. Эти лазеры имеют маломодовый выход с BPP<2,5 мм×мрад (М2<7,5), снабжаются выходным
оптическим кабелем длиной до 30 м. Основное назначение лазеров такой мощности – резка и
сварка металлов различной толщины, наплавка, закалка и другие виды термообработки.
В конструкцию лазеров заложен модульный принцип, что позволяет наращивать мощность
лазера добавлением модулей.
Охлаждение лазеров – водяное с использованием чиллеров типа вода-воздух или вода-вода.
Типичный КПД лазеров около 25%, поэтому максимальное потребление, например, 2 кВт лазера
вместе с чиллером не превышает 10 кВт. Так как мощность лазера управляется изменением тока
накачки, то при выключении излучения, даже кратковременном, потребление лазера падает до
уровня, соответствующего потреблению встроенной компьютерной системы управления. В
результате средняя потребляемая мощность оказывается в 2-3 раза меньше максимальной даже
при работе на максимальной выходной мощности за счет выключений лазера в паузах.
Лазеры подключаются к ЧПУ технологической установки через промышленный интерфейс.
Помимо этого есть цифровой и аналоговый каналы для управления включением и уровнем
выходной мощности излучения. Лазеры могут быть оснащены оптическим каплером, позволяющим
быстро заменять выходной оптический кабель, или оптическим переключателем, обеспечивающим
работу одного лазера с несколькими (2…6) технологическими установками.
К третьей группе относятся лазеры мощностью 3…10 кВт, конструктивно выполненные в стойке
высотой около 1,6 м. Качество выходных пучков таких лазеров находится на уровне BPP = 4,5…7
мм×мрад. КПД лазеров достигает 25-30%. Охлаждение – водяное с помощью чиллеров водавоздух или вода-вода. Область применения таких лазеров – резка металлов, камня, бетона,
сварка, в том числе дистанционная, закалка и другие виды термообработки.