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大幅面光纤激光切割原理 2021-11-04
大幅面光纤激光切割原理 

激光切割是利用经聚焦后的高功 率、高能量密度的激光束照射到要加工的板材上,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点,同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而实现将板材割开。激光切割属于热切割方法之一。其原理见右图:





影响激光加工的整体因素如下图:



与激光束相关的要素 

激光的输出包含连续和脉冲两种形式,加工材料对激光束的吸收特性将受激光波长的影响,而激光波长又取决于激光的工作介质;输出功率表示能量的大小,占空比表示在脉冲输出时的每一脉冲时间内激光照射时间所占的比例,频率表示每一秒内的照射次数,光束模式表示能量强度的分布。d




与加工透镜相关的因素

焦点距离表示从透镜位置到焦点的距离,是直接影响焦点位置处的光斑直径与深度的要素。加工透镜中有抑制像差的凹凸透镜和普通的平凸透镜两种。






与激光束的焦点光斑相关的要素

焦点的直径取决于透镜的规格,透镜的焦距越短,则焦点的直径就会越小。焦点位置是指聚焦点距离加工材料表面的相对位置,表面之上定义为正焦,表面之下定义为负焦。焦点深度是指在焦点附近能得到与聚焦点处光斑直径大小基本相同光斑的范围。


与激光喷嘴相关的因素

喷嘴的直径决定着熔化、燃烧的可限制范围以及喷射于加工部位的辅助气体流量。喷嘴的前端之所以呈圆形,主要是为了胜任对任何方向的加工,喷嘴和加工材料表面间的距离要尽量设定的尽可能窄。




与辅助气体相关的因素

常规的辅助气体:空气、氧气、氮气。辅助气体的压力影响着熔化金属从切缝中排出的情况。气体的种类将影响到加工质量与加工能力,切割时需要氧气的助燃作用;而焊接或热处理时,则需要对加工部位的保护作用。每一种喷嘴都存在着与其自身相配的最佳气体流量(需要使用软件进行流体分析)。


与加工材料相关的要素

板材的材质与厚度会影响到激光能量的消耗,材料的表面状况会影响到激光束吸收的稳定性,而加工形状又会影响到热量的扩散。



         

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