Do nedávné doby bylo bodové svařování a vrtání s minimální tepelně ovlivněnou zónou doménou pulsních lampami buzených pevnolátkových (FLPSS – Flash Lamp-Pumped Solid State) Nd:YAG laserů. Novou progresivní technologií jsou v tomto směru tzv. kvazi-kontinuálních (QCW) vláknové lasery s vysokou energií v pulsu, které nedávno uvedla na trh firma IPG Photonics – světová jednička v oblasti výkonných vláknových laserů.
QCW vláknové lasery mají potenciál způsobit průlom v oblasti laserového bodového svařování a vrtání, podobně jako vysoce výkonné (multi kW) kontinuální vláknové lasery znamenaly průlom v oblasti laserového řezání a svařování.
QCW versus klasický LPSS Nd:YAG laser
QCW vláknové lasery jsou velmi efektivní, jejich konverzní účinnost elektrické energie na optickou dosahuje až ~30 % a proto je stačí chladit vzduchem. Naopak efektivita LPSS Nd:YAG laserů je výrazně nižší (konverzní účinnosti pouze ~3%). Další výhodou QCW laserů jsou až 4× nižší prostorové nároky, kompaktnost, vynikající stabilita energie v pulsu, vynikající kvalita laserového svazku a zejména bezúdržbovost systému (vláknové lasery z principu neobsahují žádné komponenty, které by potřebovaly pravidelnou výměnu). U LPSS Nd:YAG laserů se naopak musí pravidelně měnit budicí lampy (~1000 h) a provádět pravidelná údržba (ladění rezonátoru, optické dráhy apod.).
Základní parametry, aplikace a použití
Efektivní buzení QCW laseru pomocí pulsních laserových diod umožňuje dosáhnout energie v pulsu v řádu několika Joulů, délka pulsu je od 0,2 do 20 ms a průměrný výstupní výkon >1 kW. Tyto parametry jsou vhodné pro laserové bodové svařování, vrtání a také řezání.
Aktuálně jsou dostupné QCW vláknové lasery se špičkovým výkonem v pulsu od 750 W do 1,5 kW (řada YLR). Nabízené modely mají vynikající stabilitu energie v pulsu v rámci celého dynamického rozsahu výkonu (stabilita ±0,5 %). Výborná je také kvalita výstupního svazku (faktor M2=1,1). Napájení je jednofázové (230 VAC) a celý laser je kompletně integrován do 4U vysokého 19“ racku.
Délka a energie pulsu QCW laserů je velmi podobná jako v případě LPSS Nd:YAG laserů. Praxe a výsledky testů ukazují, že i výsledky svařování jsou si velmi podobné.
V pulsním režimu je QCW laser ideální pro bodové a průběžné svařování a také vrtání. Nicméně QCW laser může pracovat také v kontinuálním režimu, který umožňuje kvalitní laserové řezání a dělá tak z tohoto typu laseru universální aplikační nástroj.
Integrátoři a výrobci tak nyní mají při volbě laserového zdroje novou alternativu v podobě QCW laserů, které jsou cenově efektivnějším řešením nabízejícím současně další výhody jako je vyšší účinnost, jednoduchost, dlouhá životnost a bezúdržbovost.
Dodavatelem těchto laserů v ČR a SK je firma LAO – průmyslové systémy, s.r.o..
Ing. Miroslav Novák
LAO – průmyslové systémy, s.r.o.