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可变模激光器能处理钣金切开的哪些难题?

对钣金切开而言,激光技能早已成为老练高效的出产办法,在世界各地有不计其数的切开体系。曩昔的10年里,以光纤和碟片体系为代表的固态光纤耦合激光器已经成为首选,在金属加工商场根本替代了CO2激光器。这两种计划的工作办法相似,都是运用一个切开头,经过同轴高压辅佐气体的锥形喷嘴将激光束聚集到待加工金属上。

到目前为止,常用的激光器都运用固定的光束质量,以输出功率规模广来体现切开功能,并经过确认适宜的焦斑尺度规模来发生杰出的切开作用。以“一个尺度适用一切规模”为规范为给定的激光切开体系挑选特定的聚集光斑尺度,用一个透镜组合来处理一切金属类型和厚度。关于一个成本低、要求简略的设备来说,这种计划能够到达很好的作用,而且针对各类金属板材都能在给定的功率下定义切开作用。

但这种办法在面临不同金属资料的不同特性时,总需求进行不同程度的退让。在运用氮气切开不锈钢时(熔化切开)需求较小发散角和聚集光斑,而运用氧气切开低碳钢时(氧化反响切开)则需求较大的发散角和聚集光斑。假如运用上述这种“一刀切”的办法,则很难一起统筹熔化切开和氧化反响切开的作用。

对激光切开设备制作商而言,选用一个配有电动变焦准直体系和可变扩束体系的切开头是一个不错的挑选,这能在必定程度上改变焦斑巨细。但如图1所示,只需光束质量稳定,并不能供给最佳的焦斑巨细和发散角组合,由于与大焦斑比较,小焦斑总有着更大的发散视点。为进步熔化切开和氧化反响切开的质量,业界需求可变光束质量的激光器。

图1:光束质量为4.5 mm.mrad的激光经过芯径为100μm的光纤时焦斑巨细与发散角的联络

根据这样的布景,SPI开发了一种新的激光器——可变模(variMODE)激光器,可经过操控输出光束发散角来操控光束质量。而这一切都是在激光器内部完结的,没有任何外部光学体系。SPI在激光器内安装了一个?100μm的传输光纤,使得光束质量可在3.2 mm.mrad(M2为9.5)至5.8 mm.mrad (M2为17)内进行挑选。较差的光束质量5.8 mm.mrad也可与规范商用切开头的NA相匹配,保证一切的激光功率都能传输到钣金上,而不会在切开头内发生切光。从差的光束质量到好的光束质量的切换时刻一般为30ms,足以完成在穿孔和切开之间进行快速切换。

图2:可变模激光器的可变光斑特征

不锈钢切开

在3kW切开测验中,SPI将variMODE激光器设置为高光束质量(3.2 mm.mrad)和小发散角,与规范产品的光束质量(4.5 mm.mrad)进行了比较。测验运用相同的切开头以两种状况下的焦斑巨细相同。

测验成果如图3所示,运用高光束质量的切开速度显着快于规范光束质量。在2mm不锈钢切开中,高光束质量切开速度快45%,在4mm不锈钢切开中,高光束质量切开速度快25%。

图3:不锈钢切开作用

测验过程中,二者激光输出功率稳定保持在3kW,选用的速度都是实践能够进行出产的速度,对焦点方位和喷嘴别离高度改变具有较高容忍度。

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