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解析:單模光纖激光器的優勢

發布時間:2017/9/5     信息來源:http://www.mediaworksasia.com   作者:激光切割機    0

高亮度、高功率的固體激光光源光纖激光器在金屬切割中得到了展現出了他得天獨厚的優勢,充分的證明他在金屬切割中的潛力,隨著這些優勢的不斷開發和不斷得到個商家的認可,光纖激光切割機逐漸打開了金屬切割的市場,應用的麵積也更加廣泛,逐漸取代傳統切割和CO2激光切割機的份額,逐漸成為市場的寵兒。

正是在這種市場迫切需求的前提下光纖激光切割機的技術不斷的完善,逐漸開發出新型技術,而近期國外的一項新概念技術悄然上線,並成功取得合作項目,即利用單模光纖激光器進行激光切割。

從合作的項目表明利用單模光纖激光切割的模式相比於光纖激光切割和CO2激光切割,其切割過程中的速度更快、效果更佳明顯,而且在成本上更佳低廉。這種技術正在日趨成熟的階段,預計在合作項目之後技術能夠形成一定水準可以在商業水平的要求下製造出產品並且銷售。那麽這種單模激光切割的模式到底具備怎樣的特點,又有哪些優勢?本文將一一揭開,解析其切割的巨大潛力。

一、切割方式

利用新型單模光纖激光切割,其獨特的光束形狀,即使在沒有同軸輔助氣體,熔體也會沿著入射激光束相反的方向流出切口。因此這種技術比氣體遠程激光切割更加有效的將熔融物去除,其應用的前景更加廣泛。

二、定製光束形狀

與普通光纖激光器采用單束圓形激光束的傳統切割模式相比,新型的單模光纖激光切割采用複雜的激光光束形狀。利用大功率單模光纖激光器獨特的聚焦性,產生複雜的光束形狀,從整體的激光能量中分出一部分,以便創建出一個匙孔,應用到激光切割,激光焊接和激光打標中;另外一部分的能量作用到熔體。值得一提的是新型的切割模式采用蒸汽壓力作用於熔體材料表民,這種氣體壓力遠遠高於同軸氣體噴射出的壓力。利用這種切割模式切割出來的切口非常狹窄,不會產生毛邊,並且可以在狹窄的輪廓中高速切割,切割出高質量工件。

三、光束整形

單模光纖激光切割的技術核心是光束整形,且可以通過不同的方式實現。例如:設計一個配有單模光纖激光器的係統。通過光束組合結構而不是把所有的單模傳輸光束匯入一條大的傳輸光纖中,就能將這些光束傳輸到切割頭,正如用於大功率多模光纖激光器配置。

應用一個單模光纖激光源。采用一種先進的光學係統與一個特別設計的人工全息圖(也稱為衍射光學器件),將輸入激光束轉換為輻射模式,以便優化給定的激光切割工藝。由於光束模式是非對稱的,衍射光學器件必須根據實際切割方向轉動,如圖所示。

                                              

四、采用定製激光束模式的遠程激光切割係統

關於強激光產生蒸汽壓力的機製,早在幾十年前激光鑽孔和匙孔穿透型激光深熔焊接時就為人所知,局部的蒸汽壓力是穿透性鑽孔的驅動機理,並且用於產生和保持焊接中的匙孔。匙孔穿透型激光切割有20年的曆史,當年一群科學家在弗勞恩霍夫激光技術研究所研究采用CO2激光器對鈑金做高速切割。然而,用CO2激光器進行匙孔激光切割僅限於非常薄的板材,這是由於匙孔中形成強大的等離子體,這也在高功率CO2激光焊接中出現。

高亮度光纖激光器的聚焦性能及其波長,使得這類激光器能夠在厚板上進行匙孔切割,在切割過程中光纖激光器比CO2激光器的切割速度要快很多。因為可以更有效率地將熔化物從切割前沿的中心線除去,匙孔切割比通常的激光切割更高效;在前者的加工過程中,被熔化的材料會在激光束的前方流下去。這使得熔融層厚度更薄,因而確保從熔融表麵能夠有效地傳導熱量,表麵的熔體前沿吸收了激光,而且需要能量以熔化更多的材料。然而,在匙孔切割中,激光束周邊的熔融流體會引發質量問題。熔化物從切割側邊流走,這將使切割質量惡化,因為光纖激光器切割速度很快,但當切厚度增加時,切割質量並不高。

在典型的激光切割和先進的匙孔切割中,同軸氣體輔助方式是清除熔融物的唯一動力;切口必須放大,以便減少通過切口處的壓力。這裏,激光輻照所得到的壓強更大,並且在整個切口處都經受著巨大的壓力。因此,能夠完全根據光路限製來設計定製激光束的新方法,它能切割出比采用先進激光切割方式下更狹窄的切口。

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