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可變模激光器能解決鈑金切割的哪些難題?

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-06-12  來源:中原五金機電網     瀏覽次數:276
核心提示:對鈑金切割而言,激光技術早已成為成熟高效的生產方法,在世界各地有成千上萬的切割系統。過去的10年里,以光纖和碟片系統為代表
 對鈑金切割而言,激光技術早已成為成熟高效的生產方法,在世界各地有成千上萬的切割系統。過去的10年里,以光纖和碟片系統為代表的固態光纖耦合激光器已經成為首選,在金屬加工市場基本取代了CO2激光器。這兩種方案的工作方式類似,都是使用一個切割頭,通過同軸高壓輔助氣體的錐形噴嘴將激光束聚焦到待加工金屬上。

到目前為止,常用的激光器都使用固定的光束質量,以輸出功率范圍廣來體現切割性能,并通過確定合適的焦斑尺寸范圍來產生良好的切割效果。以“一個尺寸適用所有范圍”為標準為給定的激光切割系統選擇特定的聚焦光斑尺寸,用一個透鏡組合來處理所有金屬類型和厚度。對于一個成本低、要求簡單的設備來說,這種方案可以達到很好的效果,并且針對各類金屬板材都能在給定的功率下定義切割效果。

但這種方法在面對不同金屬材料的不同特性時,總需要進行不同程度的讓步。在使用氮氣切割不銹鋼時(熔化切割)需要較小發散角和聚焦光斑,而使用氧氣切割低碳鋼時(氧化反應切割)則需要較大的發散角和聚焦光斑。如果使用上述這種“一刀切”的方法,則很難同時兼顧熔化切割和氧化反應切割的效果。

對激光切割設備制造商而言,選用一個配有電動變焦準直系統和可變擴束系統的切割頭是一個不錯的選擇,這能在一定程度上改變焦斑大小。但如圖1所示,只要光束質量恒定,并不能提供最佳的焦斑大小和發散角組合,因為與大焦斑相比,小焦斑總有著更大的發散角度。為提高熔化切割和氧化反應切割的質量,業內需要可變光束質量的激光器。
 

對鈑金切割而言,激光技術早已成為成熟高效的生產方法,在世界各地有成千上萬的切割系統。過去的10年里,以光纖和碟片系統為代表的固態光纖耦合激光器已經成為首選,在金屬加工市場基本取代了CO2激光器。這兩種方案的工作方式類似,都是使用一個切割頭,通過同軸高壓輔助氣體的錐形噴嘴將激光束聚焦到待加工金屬上。

到目前為止,常用的激光器都使用固定的光束質量,以輸出功率范圍廣來體現切割性能,并通過確定合適的焦斑尺寸范圍來產生良好的切割效果。以“一個尺寸適用所有范圍”為標準為給定的激光切割系統選擇特定的聚焦光斑尺寸,用一個透鏡組合來處理所有金屬類型和厚度。對于一個成本低、要求簡單的設備來說,這種方案可以達到很好的效果,并且針對各類金屬板材都能在給定的功率下定義切割效果。

但這種方法在面對不同金屬材料的不同特性時,總需要進行不同程度的讓步。在使用氮氣切割不銹鋼時(熔化切割)需要較小發散角和聚焦光斑,而使用氧氣切割低碳鋼時(氧化反應切割)則需要較大的發散角和聚焦光斑。如果使用上述這種“一刀切”的方法,則很難同時兼顧熔化切割和氧化反應切割的效果。

對激光切割設備制造商而言,選用一個配有電動變焦準直系統和可變擴束系統的切割頭是一個不錯的選擇,這能在一定程度上改變焦斑大小。但如圖1所示,只要光束質量恒定,并不能提供最佳的焦斑大小和發散角組合,因為與大焦斑相比,小焦斑總有著更大的發散角度。為提高熔化切割和氧化反應切割的質量,業內需要可變光束質量的激光器。
 

不銹鋼切割

在3kW切割測試中,SPI將variMODE激光器設置為高光束質量(3.2 mm.mrad)和小發散角,與標準產品的光束質量(4.5 mm.mrad)進行了比較。測試使用相同的切割頭以兩種情況下的焦斑大小相同。

測試結果如圖3所示,使用高光束質量的切割速度明顯快于標準光束質量。在2mm不銹鋼切割中,高光束質量切割速度快45%,在4mm不銹鋼切割中,高光束質量切割速度快25%。
 

不銹鋼切割效果

測試過程中,二者激光輸出功率恒定保持在3kW,采用的速度都是實際可以進行生產的速度,對焦點位置和噴嘴分離高度變化具有較高容忍度。

(來源:互聯網)


 

 
 
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