Nel campo della deposizione diretta di energia (DED) e della placcatura laser, l'industria ha raggiunto un limite in termini di materiali. Mentre le sorgenti a infrarossi (IR) standard gestiscono senza difficolt\u00e0 l'acciaio e il titanio, l'aumento della domanda di leghe di rame e oro, trainato dai mercati dei veicoli elettrici e degli scambiatori di calore aerospaziali, ha messo in luce i limiti delle tradizionali sorgenti a 1064 nm.<\/p>\n\n\n\n
La fisica \u00e8 spietata. A 1 \u00b5m (infrarosso), i metalli altamente riflettenti come il rame assorbono meno del 51% dell'energia incidente a temperatura ambiente. Per compensare, gli operatori aumentano pericolosamente la potenza dei loro modulo laser a diodi<\/strong>, causando un'eccessiva turbolenza del bagno di fusione e \u201cspruzzi\u201d. La soluzione che sta prendendo piede nel 2024 e nel 2025 non \u00e8 solo una maggiore potenza, ma un cambiamento fondamentale nella lunghezza d'onda: il Blu Diodo laser accoppiato a fibra<\/a><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Per gli ingegneri che cercano un modulo laser a fibra<\/strong>, \u00e8 fondamentale comprendere la curva del coefficiente di assorbimento.<\/p>\n\n\n\n $$A(\\lambda) = 1 \u2013 R(\\lambda)$$<\/p>\n\n\n\n Dove $A$ \u00e8 l'assorbimento e $R$ \u00e8 la riflettivit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n Utilizzando un blu ad alta potenza diodo laser accoppiato a fibra<\/strong>, i produttori possono avviare il bagno di fusione con una frazione della densit\u00e0 energetica richiesta dai sistemi IR. Ci\u00f2 si traduce in una saldatura stabile e limitata dalla conduzione piuttosto che in una modalit\u00e0 caotica a chiave.<\/p>\n\n\n\n Ubicazione: Cincinnati, Ohio, Stati Uniti<\/p>\n\n\n\n Azienda: AeroBlade Dynamics (fornitore di servizi MRO per motori aeronautici)<\/p>\n\n\n\n Data: gennaio 2024 \u2013 agosto 2024<\/p>\n\n\n\n Oggetto: Sarah Jenkins, responsabile tecnico, e la sfida \u201cInconel-rame\u201d<\/p>\n\n\n\n Dinamica AeroBlade<\/em> \u00e8 specializzata nella riparazione di pale di turbine ad alta pressione. Nel 2023, ha ottenuto un contratto per la riparazione di camere di combustione per motori a razzo realizzate con una lega proprietaria di rame-cromo-niobio.<\/p>\n\n\n\n Il problema:<\/p>\n\n\n\n La loro fibra IR da 4 kW esistente sistema a modulo laser<\/a> non funzionava. Per fondere il rame, dovevano far funzionare il laser alla capacit\u00e0 di 90%. Questa elevata intensit\u00e0 causava la vaporizzazione esplosiva della polvere di rame prima che si depositasse, portando a un tasso di porosit\u00e0 dell'8% negli strati di rivestimento, inaccettabile per le apparecchiature di volo aerospaziali.<\/p>\n\n\n\n La soluzione:<\/p>\n\n\n\n Sarah Jenkins ha guidato l'integrazione di un sistema di moduli laser a diodi ibridi. Questa configurazione personalizzata combinava:<\/p>\n\n\n\n L'attuazione:<\/p>\n\n\n\n I fasci sono stati combinati in un'unica fibra di trasmissione da 600 \u00b5m. La luce blu si \u00e8 accoppiata efficacemente alla superficie di rame, creando istantaneamente un bagno di fusione. L'energia IR ha quindi sostenuto il bagno, consentendo una deposizione ad alta velocit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n Il risultato (verificato nell'agosto 2024):<\/strong><\/p>\n\n\n\n \u201c\u00c8 come passare da una mazza a un bisturi\u201d, ha riferito Jenkins in un libro bianco presentato al RAPID + TCT. \u201cIl diodo blu preriscalda il percorso ottico, aprendo la strada all'energia infrarossa. Non dobbiamo pi\u00f9 combattere contro la riflettivit\u00e0\u201d.\u201d<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n La realizzazione di un sistema DED ibrido richiede sofisticate modulo laser a diodi<\/a><\/strong> Selezione. Non \u00e8 possibile semplicemente unire le fibre tra loro.<\/p>\n\n\n\n Per combinare lunghezze d'onda (ad esempio, 450 nm + 976 nm), \u00e8 necessario un combinatore di fasci dicroico all'interno dell'alloggiamento del modulo.<\/p>\n\n\n\n Per il rivestimento, la \u201cluminosit\u00e0\u201d (potenza per unit\u00e0 di superficie\/angolo solido) \u00e8 meno critica rispetto al taglio, ma l'uniformit\u00e0 \u00e8 fondamentale.<\/p>\n\n\n\n $$ Densit\u00e0 di potenza (E) = \\frac{P}{\\pi \\cdot r^2}$$<\/p>\n\n\n\nIl vantaggio della lunghezza d'onda: blu contro infrarosso<\/h3>\n\n\n\n
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\n\n\n\nCaso di studio: l'innovazione della turbina di Cincinnati<\/h2>\n\n\n\n
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\n\n\n\nModuli di integrazione per sistemi ibridi<\/h2>\n\n\n\n
1. Architetture di combinazione dei fasci<\/h3>\n\n\n\n
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2. Diametro del nucleo in fibra e densit\u00e0 del fascio<\/h3>\n\n\n\n