Tworzenie wyższego standardu dzięki kompleksowym ulepszeniom „podwójnego efektu”
W dziedzinie ultra-wysokowydajnych źródeł laserowych (wersje do cięcia) powyżej 20 kW, Raycus zobowiązuje się spełniać wymagania klientów. Na podstawie obszernego zbioru danych z użytkowania klientów oraz licznych wymian technicznych i testów z czołowymi producentami głowic tnących, Raycus ustanowił wyższy standard przedsiębiorstwa, który przewyższa normy branżowe i międzynarodowe. To osiągnięcie umożliwia kompleksowe ulepszenia efektywności i wydajności cięcia poprzez dopasowanie na poziomie systemowym.
Standard rdzenia światłowodu i M2 firmy Raycus
Dla ultra-wysokowydajnych źródeł laserowych osiągnięcie doskonałych wyników aplikacyjnych wymaga więcej niż tylko wyjścia rdzenia światłowodu. Konieczne jest dopasowanie rdzenia światłowodu do wartości M2, aby uzyskać optymalną wydajność aplikacji. Jeśli ogólna jakość systemu źródła laserowego jest przeciętna, a rdzeń światłowodu jest po prostu zmniejszany bez proporcjonalnego zmniejszenia jakości wiązki (M2 lub BPP), osiągnięcie zadowalających wyników cięcia staje się niezwykle trudne. Na przykład w źródle laserowym o mocy 20 000 W z wyjściem 100 μm, biorąc pod uwagę najlepsze wyniki cięcia i kompatybilność z grubymi i cienkimi blachami, optymalna wartość M2 powinna wynosić około 11.
Oferujemy wyjścia rdzenia światłowodu o średnicy od 100 μm do 150 μm dla źródeł laserowych o mocy od 20 kW do 60 kW, ściśle kontrolując zakres M2. Podejście to pozwala na płynne dostosowania procesów cięcia od niskiej do wysokiej mocy, minimalizując różnice między modelami tego samego typu.
Standard M2 firmy Raycus：
Rysunek 1: Ilustracja testu jakości wiązki
Rysunek 2: Zmierzona jakość wiązki źródła lasera Raycus 40 kW
Standard kompleksowego kąta dywergencji:
Podczas gdy M2 reprezentuje 86,5% rozkładu energii, jest on odpowiedni tylko do opisu źródeł laserowych o pojedynczym lub niemal pojedynczym trybie. Aby uwzględnić właściwości źródeł laserowych wielomodowych, Raycus wprowadził koncepcję kompleksowego kąta dywergencji — wykorzystując opis 99,84% do pokrycia pełnego kąta dywergencji energii. Ten standard eliminuje problemy często występujące w konwencjonalnych źródłach laserowych, takie jak przegrzewanie spowodowane nadmierną ochroną, bezpośrednie nagrzewanie kolimatorów, nadmierne rozpraszanie w trybie chronionym, przepalanie apertury i nagrzewanie dyszy. Źródła laserowe światłowodowe o dużej mocy firmy Raycus dominują na rynku i osiągają najwyższą krajową wielkość wysyłek dzięki temu rygorystycznemu standardowi.
Standard kąta rozbieżności Raycus: 20 kW do 60 kW, całkowity kąt rozbieżności (99,84%, kąt półpełny) ≤ 0,13
Rysunek 3: Ilustracja przypalenia i odbicia apertury wiązki z powodu nadmiernego kąta rozbieżności
Rozwiązywanie problemu uszkodzeń apertury i zapewnienie stabilnej wydajności cięcia
Powodem ustanowienia kompleksowego standardu kąta rozbieżności jest fakt, że większość głowic tnących o dużej mocy na rynku ma aperturę optyczną około 0,13. W związku z tym kolimatory ograniczają światło źródła laserowego przed aperturą, ograniczając nadmiar lub światło rozproszone. Jeśli proporcja nadmiarowego światła (światła rozproszonego) jest zbyt wysoka, oznacza to, że całkowity kąt rozbieżności źródła laserowego jest zbyt duży, co może prowadzić do uszkodzenia apertury. Ponadto, z powodu dyfrakcji na krawędzi apertury, część światła rozproszonego będzie padać na kolimator, powodując poważne efekty termiczne i niestabilne cięcie.
Rysunek 4: Ilustracja ścieżki światła ze standardem Raycus, minimalne światło rozproszone
Standard nieliniowy
Aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na efektywne przetwarzanie dużych formatów i grubych płyt, moc systemów źródeł laserowych stale rośnie. Jednak prowadzi to do efektów nieliniowych i zwiększonego rozpraszania Ramana (SRS) w światłowodach transmisyjnych z powodu zmniejszonego rozmiaru rdzenia światłowodu i zwiększonej długości.
Standard nieliniowy Raycus: 20 kW do 60 kW, efekt SRS: ≥ 30 dB @100% mocy
Rysunek 5: Spektrum nieliniowe źródła lasera 30 kW, 100 μm, 30 m
Niezależność standardów
Każdy standard zachowuje swoją niezależność i nie dochodzi do kompromisów w jednym standardzie kosztem innych. Produkty Raycus o ultra wysokiej mocy wyjściowej od 20 kW do 60 kW, z rdzeniem światłowodu od 100 μm do 150 μm, nie rezygnują z żadnego standardu, nawet przy zwiększonej długości kabla lub mocy. Standardowa konfiguracja kabla dla wysokiej jakości źródeł laserowych Raycus wynosi od 20 m do 40 m i może być dostosowana do dłuższych długości.
Osiąganie wyższych standardów, oparte na wieloletnim gromadzeniu doświadczeń technicznych
Aby osiągnąć wyższe standardy, Raycus opiera się na wieloletnim gromadzeniu doświadczeń technicznych i od 2021 roku osiągnął szereg przełomów. Obejmują one postępy w technologii kontroli jakości wiązki, aktywnej kontroli kąta rozbieżności (oznaczonej jako "A") oraz technologii tłumienia nieliniowego (oznaczonej jako "S").
Rysunek 6: Porównanie przed i po kontroli jakości wiązki
Rysunek 7: Porównanie przed i po aktywnej kontroli kąta rozbieżności
Rysunek 8: Kaskadowe pochylone siatki do tłumienia SRS
Technologia tłumienia nieliniowości (wewnętrzny kod Raycus S, tłumienie SRS)
Tłumik Ramana działa poprzez filtrowanie nasion Ramana wytwarzanych przez moduł za pomocą pochylonych siatek Bragga, zapobiegając wzmocnieniu nasion Ramana w części transmisji mocy niebędącej źródłem, jednocześnie izolując część transmisji mocy i zewnętrzną ścieżkę optyczną od sprzężenia zwrotnego Ramana do modułu. Jednak obecnie istnieją pewne problemy z siatkami Ramana. Aby osiągnąć głęboką szerokość pasma filtra, wymagany jest duży współczynnik chirpu i duża długość. Wymaga to znacznie większej trudności grawerowania i kosztów, podczas gdy zwiększenie współczynnika filtra wymaga zwiększenia głębokości regulacji, co może prowadzić do zwiększonych strat, a nawet wpłynąć na jakość wiązki.
W związku z powyższymi wadami, Raycus zastosował kaskadową pochyloną siatkę. Poprzez szeregowe połączenie dwóch pochylonych siatek można osiągnąć szerszy efekt filtracji i niższe koszty, utrzymując jednocześnie niską nieliniowość modułu.
Rysunek 9: Kaskadowy tłumik Ramana z podwójnymi siatkami
Wyższy standard systemu, dostarczający oszałamiające wyniki zastosowań
Od wprowadzenia źródła laserowego 60 kW w 2023 roku, Raycus zdobył znaczną uwagę na rynku dzięki swoim wyjątkowym zaletom cięcia. Porównanie prędkości cięcia stali nierdzewnej o różnych grubościach między źródłami laserowymi 60 kW, 40 kW i 30 kW ujawnia niezwykłą przewagę źródła 60 kW, szczególnie dla płyt ze stali nierdzewnej o grubości powyżej 50 mm. Materiał wideo pokazujący cięcie stali nierdzewnej o grubości 70 mm i 125 mm przez źródło laserowe 60 kW ukazuje doskonałość jego wydajności cięcia.
Rysunek 10: Porównanie prędkości cięcia dla źródeł laserowych 60 kW, 40 kW i 30 kW na stali nierdzewnej
Wyznaczanie kierunku i ustanawianie wzorca: Wysokiej jakości rozwój ultra-wysokowydajnych źródeł laserowych
Wchodząc w rok 2023, Raycus uważa, że rozwój przemysłowych źródeł laserów światłowodowych wykracza poza samo zwiększanie mocy — Raycus już w 2021 roku osiągnął źródło laserowe o mocy 100 kW. Przyszły rozwój źródeł laserowych o mocy powyżej jednego megawata powinien koncentrować się na kompleksowej poprawie jakości źródła laserowego. Raycus pozostaje zaangażowany w przełomy techniczne i innowacje produktowe, aktywnie tworząc wyższy standard systemu jakości, dostarczając wysokiej jakości produkty źródeł laserów światłowodowych klientom na całym świecie oraz promując wysokiej jakości rozwój krajowo produkowanych źródeł laserowych.