影响二氧化碳激光器切割质量的因素

在工业激光应用中,激光雕刻机激光切割的应用比例高达百分之七十,也就是说在工业激光应用中,激光切割技术的应用占据主导地位.所以对激光切割质量的要求也是被除数关注最多的话题,今天光岳激光的专家就影响激光切割质量的几个主要问题简要的介绍一下:
激光器是激光设备的心脏,对激光切割质量起着决定性的作用.一个好的激光器,应该具备理想的模式,稳定的功率等要素,激光器的种类很多,从不同的角度可对它有不同的定义.从激励的介质来区分,大致可分为固体激光器和气体激光器,它们分别用不同的固体或气体作为介质,如最早的激光器就是采用红宝石作为介质.目前用于激光切割的主流激光器为二氧化碳激光器,其次是YAG激光器.YAG激光器有着光电转换效率高,体积小的特点,但是由于其能量泵浦源的损耗快,维护成本高等因素使其受到很大限制.而采用二氧化碳激光器,比较容易获得理想的激光模式和较高能量,加之性能稳定,停机时间短,从而被广泛应用于各种材料的切割.
二氧化碳激光器中,以气体流动方向和激光谐振输出方向等因素组合,又分为轴流和横流激光器,从设计角度看,轴快流激光器比较容易获得激光理想的模式-TEMOO模或TEMO1模,所以,目前国际上主流的切割机床都采用轴快流二氧化碳激光器.我们在这个基础上来探讨激光器影响切割的要素.
一.激励模式
二氧化碳激光器是采用电极激励二氧化碳气体而产生激光,按照金属电极的安装位置可分为直流激励和射频激励.
二.激光频率
激光输出分脉冲输出和连续输出,用于切割和焊接的激光主要采用脉冲输出方式,脉冲频率主要影响切割的速度和切口粗糙度,要获得高速切割,高频率是必不可少的.目前大多数厂家生产的二氧化碳激光器频率都在5000Hz以内.
三.光束发散角
从严格的角度来讲,光束发散角不属于激光器部分的内容,但是因为激光器的模式对远场发散角影响很大,所以我们把它放在这里一起讨论.光束发散角对切割质量的影响体现在切口的宽度和坡度上,越小的发散角切口度度越窄,坡度越小,因而质量越高.
四.激光模式
激光模式是徇激光质量的重要因素之一.可分为单模,基模和多模.基模即TEMOO模,它在X和Y轴上的指数均为0,所以是一个理想的圆点.采用TEMOO模的激光可以获得最小的光束直径,在切割加工中因其光斑小而获得最小的切缝及更快的切割速度 .而多模更是在XY方向上均为非0指数,其光束质量较差,一般只用于焊接而不用于切割.
五.激光功率
包括峰值功率,能量稳定性的等要素.不同功率在金属板材的切割中可切穿的厚度不同,以4KW激光器为例,它可切割20MM厚的碳钢

板,或15MM不锈钢板,10MM铝合金;而5KW以上的激光器可以切割25MM厚的碳钢,不锈钢可达20MM.激光功率的另一个指标是功率稳定性,优秀的切割质量,必须是优秀的切口贯穿始终.长期生产对激光器也是一个非常重要的考验.直流激励激光器由于电极烧蚀,导致在长期工作状态下功率衰减.另外,由于有的激光器的真空泵和涡轮泵采用润滑油进润滑,导致润滑油污染激光谐振腔,而减短了激光器寿命.