Det finns två typer av fiberlasrar: enkel-läge och multi-läge. Deras skillnader i mikrosvetsapplikationer måste beaktas när man väljer den bästa att använda.
Enkel-fiberlasrar använder fibrer med en kärndiameter på cirka 9 mikron för att producera fokuserade strålar så små som 10 mikron. Detta gör dem idealiska för laserskärningsapplikationer. Men för svetsning kanske den smala svetsbredden inte passar de flesta produktionsmonteringstoleranser.
Multimode fiberlasrar genererar en "flat top" stråle med lägre intensitet och mer enhetlighet genom att använda fibrer med en kärndiameter på 50-300 mikron. Detta underlättar utvidgningen av smältzonen och tillgodoser bättre behoven för lasermikrosvetsning, i motsats till andra typer av lasrar.
Den här bilden visar lasern som lämnar fibern och tvärsnittet- av effektintensiteten i två lägen.
Överväg laserinriktning för svetsfogar. För att rikta in balken med foglinjen, behövs vanligtvis en punktstorlek på minst 200 mikron på grund av toleransen för staplingsposition och gapet mellan svetskanterna. För att erhålla en så stor punkt med en fiberlaser i ett-läge skulle det dock krävas en brännvidd på 2-3 fot, vilket inte är praktiskt för svetssystem. Vidare minskar centrumstyrkan hos en singelmodslaser mot kanten, vilket resulterar i koncentrerad energi på ett litet område. Mellanrum i fogen kan orsaka svetsproblem, såsom underskärningar eller ofyllda områden. Dessutom kan hög laserintensitet ta bort överflödigt material.
Multimode fiberlaserstrålar erbjuder en enhetlig intensitetsfördelning för en stabil svetsprocess. De påverkas mindre av luckor i svetsytan och har en starkare profil som kan smälta mer material, vilket effektivt överbryggar eventuella luckor som behövs för en framgångsrik svets.
Svetstvärsnittet för en-lägeslasrar och multi-lägeslasrar i 0,06-tum tjockt rostfritt stål visas nedan.
Den enkelmodiga fiberlasern som användes hade en effekt på 500 W, en hastighet på 300 ipm och en punktstorlek på 30 mikron. Den multi-fiberlaser som användes hade en effekt på 700 W, en hastighet på 100 ipm och en punktstorlek på 150 mikron. Den andra fiberlasern i flera{10}}lägen hade en effekt på 1 kW, en hastighet på 80 ipm och en punktstorlek på 250 mikron.
Välja rätt teknik: Single Mode vs Multimode Lasers
När det gällerlaser mikrosvetsning, är det avgörande att välja rätt fiberlaserläge för att uppnå optimal svetskvalitet och bibehålla kostnadseffektivitet-. Valet mellan enkel--fiberlasrar och multimode-fiberlasrar beror i grunden på toleranser för din produktionsmontering, fogkonfigurationer och materialtjocklek. För att hjälpa dig att fatta ett välgrundat beslut för dina industriella tillämpningar har vi sammanfattat de viktigaste skillnaderna, tekniska parametrarna och experimentella prestandadata för båda lasertyperna i den omfattande jämförelsetabellen nedan:
| Jämförelsemått | Enkel-fiberlaser | Multimode fiberlaser |
| Kärndiameter | Cirka . 9 mikron | 50–300 mikron |
| Brännpunktsstorlek | Fokuserad ner till ca. 10 mikron | Kräver vanligtvis 200 mikron eller större (150 μm och 250 μm används i experimentella tester) |
| Strålprofil och intensitet | Smal stråle; kraftintensiteten minskar mot kanten; mycket koncentrerad energi i ett litet område. | Genererar en "flat top" strålprofil med lägre toppintensitet och högre enhetlighet. |
| Monteringstoleransanpassning | Dålig. Smal svetsbredd kanske inte passar de flesta produktionsmonteringstoleranser; kräver extremt hög noggrannhet för leduppriktning. | Bra. Jämn intensitetsfördelning säkerställer en stabil svetsprocess och påverkas mindre av luckor på svetsytan. |
| Risk för gemensamma gap | Hög. Mellanrum kan orsaka svetsproblem såsom underskärningar eller ofyllda områden; hög laserintensitet kan också ta bort överflödigt material. | Låg. Har en starkare balkprofil som smälter mer material och effektivt överbryggar nödvändiga luckor för en lyckad svets. |
| Typiska tillämpningsscenarier | 1. Idealisk för laserskärningstillämpningar. 2. Lämplig för hög-varvsvetsning och täta fogar som kräver mindre laserkraft samtidigt som önskat inträngningsdjup uppnås. |
1. Idealisk för lasermikrosvetsapplikationer. 2. Väl-lämpad för standard- och precisionssvetsjobb där monteringsluckor och specifika svetsbredder krävs. |
| Experimentell datajämförelse (på 0,06 tum tjockt rostfritt stål |
Effekt: 500W Hastighet: 300 ipm Fläckstorlek: 30 mikron (Funktion: Uppnår önskat inträngningsdjup vid lägre effekt) |
Fall 1: Effekt: 700W / Hastighet: 100 ipm / Spotstorlek: 150 mikron Fall 2: Effekt: 1kW / Hastighet: 80 ipm / Spotstorlek: 250 mikron (Funktion: Ger en stabilare process och bredare svetsprofil) |
Enkel-fiberlasrar är användbara för mikrosvetsning med laser i vissa fall. De kan användas för hög-varvsvetsning och täta fogar med mindre laserkraft, samtidigt som de uppnår ett önskat penetrationsdjup. Multimodlasrar kan också användas för detta ändamål.