許多參數會影響激光切割過程,其中一些取決于激光器的技術性能,而另一些參數是變化的。今天主要是分享激光切割的光束及焦點的工藝要素影響:
激光輸出功率及模式
一、激光輸出功率
激光輸出功率直接影響激光切割機的性能。通常,隨板厚的增加,所需的激光功率也越大。在同種同厚度板材切割中,激光輸出功率越大,切割速度越快,切割端面也越光滑;但在輸出功率確定后,切割速度須和材料材質及其厚度吻合好,此時才能達到最好的切割效果,速度過快和過慢都會影響激光切割的效果。
二、激光輸出模式
激光器的光束質量分布形式分為單模和多模兩種,當光束能量密度只有一個集中點時,稱為單模;當光束能量密度最集中的點有兩個或以上時,稱為多模。在切割應用中,聚焦光斑對切割出的質量有很大影響,單模激光器的纖芯比較細,光束質量優(yōu)于多模,能量分布呈高斯分布,中間能量密度最高,三維圖是一個尖圓的山峰狀。
多模激光器的纖芯相比粗一些,光束質量相比單模要差一些,能量分布相比單模光斑平均一些,三維圖像一個倒扣的杯子,從邊緣陡峭程度來看,多模的比單模的陡峭很多。
單模的優(yōu)勢在薄板,多模的優(yōu)勢在厚板,單模和多模并沒有相互比較的價值,都是光纖激光器的一項配置,就好比一輛車,轎車適合公路,越野適合山地,但是轎車也能跑山地,越野也能跑公路,所以光纖激光器到底選多模還是單模要看實際終端客戶的加工需求。
焦點大小、焦深長度及焦點位置
一、焦點大小及焦深長度
在激光切割中,焦點位置對材料的切割效果影響很大,不同的材質或厚度,激光切割時對應不同的焦點位置。
激光切割中,焦點大小和焦深是影響切割效果和效率的重要因素之一。光束經短焦距聚焦鏡后光斑直徑相對較小、焦深短,焦點處功率密度很高,則有利于高速切割薄型材料,且切割精度高。經長焦距透鏡后,焦點有較長的焦深,但焦點直徑相對較大,只要具有足夠功率密度,則比較適合切割厚工件。
二、通常焦點位置與切割面的關系
切割薄板時,焦點一般在工件表面處;切割厚板時,不銹鋼焦點通常深入板內約為板厚的1/3—1/4處,處于負離焦距范圍;切割碳鋼時,焦點在其板面上方,且隨板厚度的增加焦點越遠離板面,處于正離焦范圍。
三、激光切割的工藝參數如何影響切割質量?
激光切割工藝參數通過能量控制、光束形態(tài)及作用位置直接影響切割質量,核心關聯(lián)如下:
1.激光輸出功率:同材質厚度下,功率適配時切割端面光滑、速度優(yōu);功率不足易切不透、掛渣;功率過剩+速度不當會導致切縫寬、端面燒損。
2.激光輸出模式:單模能量集中,適配薄板切割,切縫窄、精度高;多模能量分布均勻,適配厚板切割,減少能量衰減但切縫略寬。
3.焦點參數:-焦點大小與焦深:短焦距(小焦點、短焦深)提升薄板切割精度與速度;長焦距(大焦點、長焦深)適配厚板,避免能量發(fā)散導致的切不透。-焦點位置:薄板零離焦(表面)確保精準切縫;厚板不銹鋼負離焦(板內1/3-1/4)減少掛渣;厚板碳鋼正離焦(板面上方)保障穩(wěn)定切割。
激光切割機憑借切割精度、效率、成本、材料適應性及安全防護等多方面的顯著優(yōu)勢,全方位滿足現代制造業(yè)對中厚板切割的嚴苛要求。