激光切割机是将激光器发出的激光通过光路系统聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射在工件表面,使工件达到熔点或沸点,同时与光束同轴的高压气体将熔融或汽化的金属吹走。
随着光束与工件相对位置的移动,最终使材料形成狭缝,从而达到切割的目的。
激光切割机在切割过程中,光束通过切割头的透镜聚焦成一个小焦点,从而在焦点处实现高功率密度,切割头固定在 z 轴上。此时,光束输入的热量远远超过材料反射、传导或扩散的部分热量,材料迅速加热到熔化和汽化温度。同时,来自同轴或非同轴侧的高速气流将熔化并将汽化的材料吹出,形成用于材料切割的孔。随着焦点与材料的相对运动,孔形成一条宽度较窄的连续狭缝,完成材料的切割。激光是一种光,与其他自然光一样,是由原子(分子或离子等)的跃迁产生的。但它与普通光不同的是,激光一开始只依赖于很短时间的自发发射,后面的过程完全由受激发射决定,所以激光的颜色非常纯正,几乎没有发散的方向性,而且极高的发光强度和高连贯性。
激光切割是通过应用激光聚焦产生的高功率密度能量来实现的。在计算机的控制下,激光通过脉冲放电,从而输出受控的重复高频脉冲激光,形成一定频率、一定脉宽的光束。脉冲激光束通过光路传输和反射,聚焦在被加工物体表面,形成微小的、高能量密度的光斑,焦斑位于待加工表面附近,熔化或在瞬间高温下蒸发处理过的材料。每个高能激光脉冲都会在物体表面瞬间溅射出一个小孔。在计算机的控制下,激光加工头与被加工材料按照预先绘制的图案进行连续的相对运动和打点,从而将物体加工成所需的形状。
发光介质不同。
光纤激光切割机与CO2激光切割机优势对比
1.从激光设备的结构比较
在二氧化碳激光切割技术中,二氧化碳气体是产生激光束的介质。然而,光纤激光器通过二极管和光纤电缆工作。光纤激光系统不是通过镜子传输光束,而是产生由多个二极管泵浦的激光束,然后通过柔性光纤电缆传输到激光切割头。这有很多优点,首先是切割台的尺寸。与气体激光技术必须将反射镜设置在一定距离内不同,光纤激光技术没有射程限制。甚至可以将光纤激光器安装在等离子切割台的等离子切割头旁边,这不是 CO2 激光切割技术的选择。此外,与同等功率的气割系统相比,弯曲光纤的能力使系统更加紧凑。
2、比较
光纤切割技术从电光转换效率来说最重要和最有意义的优势应该是它的能源效率。光纤激光切割系统采用完整的固态数字模块和单一设计,比二氧化碳激光切割具有更高的电光转换效率。对于CO2切割系统的每个电源单元,实际一般利用率约为8%~10%。对于光纤激光切割系统,用户可以期待更高的功率效率,大约 25% 到 30%。换言之,整个光纤切割系统的能耗比CO2切割系统少3到5倍,能源效率提高到86%以上。
3、从切割效果对比
光纤激光器具有波长短的特点,提高了切割材料对光束的吸收,可以切割黄铜、紫铜等非导电材料材料。更聚焦的光束产生更小的焦点和更深的焦深,使光纤激光器能够快速切割更薄的材料并更有效地切割中等厚度。在切割6mm厚的材料时,1、5kW光纤激光切割系统的切割速度与3kW CO2激光切割系统相当。由于光纤切割的运行成本低于普通CO2切割系统的成本,这可以理解为产量的增加和商业成本的降低。
4、相比维护成本
在机器维护方面,光纤激光切割更环保、更方便。二氧化碳气体激光系统需要定期维护;镜子需要维护和校准,谐振器需要定期维护。另一方面,光纤激光切割解决方案几乎不需要维护。二氧化碳激光切割系统需要二氧化碳作为激光气体。由于二氧化碳气体的纯度,谐振器会受到污染,需要定期清洗。对于一个多千瓦的二氧化碳系统,这每年至少要花费 20,000 美元。此外,许多二氧化碳切割需要高速轴流涡轮机来输送激光气体,这需要维护和翻新。