Специалисты по лазерам Венского технического университета (TU Wien) в сотрудничестве с компанией Civan Lasers из Иерусалима смоделировали революционную лазерную технологию с динамическим лучом. Будучи первым и единственным программным обеспечением для мультифизического моделирования, способным моделировать частоты мегагерцового уровня динамических лазеров Civan (DBL), эта работа улучшает понимание того, как эти формирующие луч лазеры влияют на управление динамикой замочной скважины и расплавленной ванны.
«Возможность формирования луча лазера Civan открывает новые возможности для повышения качества и скорости сварки во многих сложных современных приложениях», — сказал Андреас Отто, профессор Института технологии производства и фотонных технологий Технического университета Вены. «Это действительно важное событие, которое определит будущее технологии лазерной обработки материалов и даже откроет возможности для разработки совершенно новых приложений».
Предоставляя уникальное представление о влиянии формы и частоты каждого луча на динамику замочной скважины и ванны расплава, этот инструмент моделирования будет играть решающую роль в разработке процессов, помогая оптимизировать форму и частоту луча для различных приложений лазерной обработки материалов. Текущие модели были сосредоточены на стыковой сварке труб из нержавеющей стали с зазором. Будущее сотрудничество будет направлено на другие виды лазерной сварки, сверления и обработки поверхностей, в которых задействованы различные материалы.
Особенно сложной задачей была сварка трубы из нержавеющей стали встык. Ограниченная точность торцов труб и ограничения системы зажима привели к небольшому зазору (от десятков микрон до нескольких сотен микрон). В этом процессе сварки, в котором использовались стандартные статические лазерные источники, не использовался присадочный материал, в результате чего возник разрыв на линии контакта и некачественные сварные швы.
Чтобы найти решение, Civan провела эксперименты со своим DBL, а затем сотрудничала с TU Wien, чтобы смоделировать процесс. Результатом стало лучшее понимание того, почему одни формы работают лучше, чем другие. Моделирование также помогло разработать альтернативные формы луча, которые могли бы подойти для решения этой проблемы, и привело к разработке общих рекомендаций по проектированию подходящих форм луча для таких ситуаций.
Запатентованная Civan комбинация когерентных лучей модулирует форму луча по желанию на мегагерцовых частотах без каких-либо движущихся частей. Объединение когерентных лучей с помощью оптической фазированной решетки объединяет множество одномодовых лазерных лучей в один больший луч. Каждый лазер излучает свой собственный свет, который перекрывается с другими лучами в дальней зоне, создавая дифракционную картину, открывающую гибкость, необходимую для управления формой луча в реальном времени для создания DBL. Используя фазовые модуляторы для управления отдельными лучами, результирующую интерференционную картину можно изменить, чтобы максимизировать положение пятна луча и создать различные узоры формы, описанные движением луча.
