Classification des lasers et analyse des avantages et des inconvénients

  14 Oct , 2020         Chris         8824

Classification des lasers

(1) lasers à C02: les lasers à C02, d’une longueur d’onde de 9 à 12um(une longueur d’onde typiquement de 10,6 um), sont devenus les lasers à gaz les plus importants et les plus utilisés en raison de leurs avantages tels que leur haut rendement, la qualité du faisceau, une large gamme de puissance (plusieurs dizaines de milliers de watts) et des impulsions continues.Elle est principalement utilisée dans le traitement des matériaux, la recherche scientifique et les essais de défense.Les formes courantes sont les suivantes: lasers à dioxyde de carbone électroexcités longitudinaux scellés, lasers à dioxyde de carbone TEA, lasers à dioxyde de carbone axiaux à courant rapide et à haute puissance, lasers à dioxyde de carbone à courant croisé à haute puissance.

(2) les lasers à diodes à semi-conducteurs sont des dispositifs excités par une certaine quantité de matériau semi-conducteur.Fonctionne, l’adoption de mesures incitatives semi-conducteur à bande (sangles-guides et prix) ou un groupe de matériaux semi-conducteurs et les impuretés (instruments ou du donneur), l’équilibre de l’inversion de la concentration en nombre de particules, lorsque l’état d’inversion de particules de vide et, en cas de mouvements de rayonnement émission stimulée.La longueur d’onde de la lumière varie avec l’intervalle de bande.

(3) lasers YAG: ils peuvent être subdivisés en: cristal nd-yag, cristal ce-nd-yag, cristal yb-yag, cristal ho-yag, cristal er-yag.

1. lasers nd-yag: lasers à l’état solide, 1064nm, cristaux de lasers nd-yag présentant les meilleures performances intégrées.Les lasers continus, dont la puissance de sortie maximale est de 1000W, sont largement utilisés dans les secteurs militaire, industriel et médical.En cas de fonctionnement continu, une sortie multimode de 400W est obtenue en utilisant les oscillations du premier ordre;Une lampe unique peut être utilisée si la puissance laser est de 100 watts

2. les lasers ce-n-yag: les ions Ce sont ajoutés à la base des cristaux nd-ag pour former Ce -nd-yag.Les ions Ce produisent une bonne absorption d’énergie photonique dans la région du spectre uv, et l’énergie est transférée vers les ions Nd par transition non radiante, Ce qui améliore l’utilisation du spectre.Le rendement est donc élevé, les seuils sont faibles et la fréquence de répétition est bonne.

3. laser yb-yag :Yb3+ dopé dans la matrice yag est un cristal laser qui produit un laser proche infrarouge de 1,03 um.Il appartient au même substrat que le nd-yag, mais son processus de croissance est différent en raison des différences de dopage.

4. lasers ho-yag: les lasers à 2097nm et 2091nm sûrs pour l’œil humain peuvent être fabriqués.Il s’applique principalement aux communications optiques, au radar et aux applications médicales.Ho - yag laser et séchage des exigences strictes de refroidissement refroidissement 10 ℃.Le dispositif de séchage doit être tel qu’il soit exempt de vapeur d’eau.Dans la bande de sécurité de l’œil humain, le risque de blessures accidentelles pour l’homme, en particulier pour les yeux, est considérablement réduit par la pénétration très faible de l’eau absorbée.

5 lasers er-yag: longueur d’onde de sortie 2,9 um, absorbable par l’eau, utilisés principalement en médecine.Étant donné que les cristaux absorbent principalement la lumière visible et ultraviolette, les catadioptres à chambre de lumière sont principalement en aluminium et en argent, ce qui leur confère une grande réflectivité.Actuellement, les lasers e-yag ont une puissance de sortie maximale de 3 watts et une puissance d’impulsion maximale de 51 watts.C’est le laser à l’état solide le plus long, le plus puissant et le plus efficace du monde.L’absorption à 2940nm est dix fois plus élevée que celle à 10540nm, de sorte que la chirurgie par laser et la chirurgie vasculaire présentent un grand potentiel d’application.

Avantages et inconvénients du laser

Avantages:

(1) l’absorption de chaleur peut être réduite au minimum nécessaire

(2) les paramètres du procédé de soudage à un seul canal pour une épaisseur de tôle de 32mm ont été validés, ce qui permet de réduire le temps nécessaire au soudage des tôle fortes et même d’économiser le métal à souder;

(3) aucune électrode ne doit être utilisée et aucune contamination ou endommagement des électrodes n’est à craindre.Et comme il ne s’agit pas d’un procédé de soudage par contact, l’usure et la déformation de la machine peuvent être réduites au minimum;

(4) les faisceaux laser sont facilement focalisés, alignés et guidés par des instruments optiques.Il peut être placé à une distance appropriée entre la pièce et le guidage entre l’outil ou l’obstacle.Compte tenu des contraintes d’espace susmentionnées, il n’est pas possible d’établir d’autres règles de soudage;

(5) les pièces peuvent être placées dans un espace fermé

(6) le faisceau laser peut être focalisé sur de très petites zones et peut souder de petites parties à proximité immédiate;

(7) une large gamme de matériaux soudables pouvant être utilisés pour la fixation de différents matériaux hétérogènes;

Il est facile de souder automatiquement à grande vitesse et peut être commandé par ordinateur ou numérisé

(9) lors du soudage de fils de faible épaisseur ou de faible diamètre, contrairement au soudage à l’arc, il y a lieu de se poser la question de la refusion;

(10) ne sont pas soumis à des champs magnétiques et permettent un alignement précis des pièces soudées en avant;

(11) les métaux pouvant être soudés à deux propriétés physiques différentes (par exemple, résistance différente);

(12) aucune protection sous vide ou radiologique n’est requise;

(13) par soudage par perforation, avec des rapports profondeur/largeur allant jusqu’à 10:1;

(14) l’appareil peut être commuté pour transmettre le faisceau laser à plusieurs postes de travail.

Inconvénients:

1) la position de soudage doit être très précise et se situer dans la zone de focalisation du faisceau laser;

2) lorsque des pinces sont nécessaires pour les soudures, il faut veiller à ce que la position finale des soudures soit alignée sur celle du point de soudage soumis à l’impact du faisceau laser;

3) le soudage au laser ne convient pas à la ligne de production;

4) les lasers modifient la soudabilité des matériaux à haute réflectivité et haute conductivité thermique, tels que l’aluminium, le cuivre et leurs alliages;

5) lors du soudage par faisceau laser à moyenne et haute énergie, il est nécessaire que le régulateur plasma déplace les gaz ionisés autour du bain de soudure pour assurer la reproduction du soudage;

6) efficacité insuffisante de la conversion énergétique, généralement inférieure à 10%;

7) la solidification rapide du cordon de soudure peut poser des problèmes de porosité et de fragilisation;