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激光輸出功率對(duì)切割質(zhì)量的影響
本站發(fā)布日期:2014-9-17
對(duì)連續(xù)波輸出的激光器來(lái)說(shuō),
激光功率大小和模式好壞都會(huì)對(duì)切割發(fā)生重要
影響。
實(shí)際操作時(shí),
常常設(shè)置最大功率以獲得較高的切割速度,
或用以切割較厚
材料。但光束模式(光束能量在橫斷面上的分布)有時(shí)顯得更加重要,而且,當(dāng)
提高輸出功率時(shí),
模式常隨之稍有變差。
常可發(fā)現(xiàn),
在小于最大功率狀況下焦點(diǎn)
處卻獲得最高功率密度,
并獲得最佳切割質(zhì)量。
在激光器整個(gè)有效工作壽命期間,
模式并不一致。
光學(xué)元件的狀況、
激光工作混合氣體細(xì)微的變化和流量波動(dòng),
都
會(huì)影響模式機(jī)構(gòu)。
綜上所述,雖然影響激光切割的因素較為復(fù)雜,但切割速度、焦點(diǎn)位置、輔
助氣體壓力和激光功率及模式結(jié)構(gòu)是
4
個(gè)最重要的變量。
在切割過(guò)程中,
如發(fā)現(xiàn)
切割質(zhì)量明顯變差,就首先要檢查以上討論的因素并及時(shí)加以調(diào)控。
五、工件特性對(duì)切割質(zhì)量的影響
對(duì)激光切割質(zhì)量甚至能否切割影響最大的有如下因素:
1.
材料表面反射率
對(duì)
CO
2
激光器發(fā)射出的
10.6mm
遠(yuǎn)紅外光束來(lái)說(shuō),非金屬材料對(duì)它吸收較
好,即具有高的吸收率,面金屬材料則對(duì)
10.6mm
光束吸收較差,特別是具有
高反射率的金、銀、銅和鋁金屬等,對(duì)這類材料一般不適宜用
CO
2
激光束,特
別是連續(xù)波光束來(lái)切割。對(duì)鋁、銅金屬而言,要形成足夠的起始功率一般需要
3kW
以上,以獲得穿透效果所需要的初始小孔。
黑色金屬鋼鐵類材料及鎳、鈦等對(duì)
10.6mm
的
CO
2
光束有一定吸收率,特
別是當(dāng)材料表面加熱到一定溫度或氧化膜以后,
其吸收率還會(huì)大幅度提高,
從而
獲得較好的切割效果。
對(duì)不透明材料,吸收率=(
1
-反射率),與材料表面狀態(tài)、溫度及波長(zhǎng)有
關(guān)。
材料對(duì)光束的吸收率大小在加熱起始階段具有重要作用,
但一旦工件內(nèi)部小
孔形成,小孔的黑體效應(yīng)使材料對(duì)光束的吸收率接近
100%
。
2.
材料表面狀態(tài)
材料的表面狀態(tài)直接影響對(duì)光束的吸收,
尤其是表面粗糙度和表面氧化層會(huì)
造成表面吸收率的明顯變化。
在激光切割實(shí)踐中,
有時(shí)可利用材料表面狀態(tài)對(duì)光
束吸收率的影響來(lái)改善材料的切割性能。
六、其他因素對(duì)切割質(zhì)量的影響
激光功率大小和模式好壞都會(huì)對(duì)切割發(fā)生重要
影響。
實(shí)際操作時(shí),
常常設(shè)置最大功率以獲得較高的切割速度,
或用以切割較厚
材料。但光束模式(光束能量在橫斷面上的分布)有時(shí)顯得更加重要,而且,當(dāng)
提高輸出功率時(shí),
模式常隨之稍有變差。
常可發(fā)現(xiàn),
在小于最大功率狀況下焦點(diǎn)
處卻獲得最高功率密度,
并獲得最佳切割質(zhì)量。
在激光器整個(gè)有效工作壽命期間,
模式并不一致。
光學(xué)元件的狀況、
激光工作混合氣體細(xì)微的變化和流量波動(dòng),
都
會(huì)影響模式機(jī)構(gòu)。
綜上所述,雖然影響激光切割的因素較為復(fù)雜,但切割速度、焦點(diǎn)位置、輔
助氣體壓力和激光功率及模式結(jié)構(gòu)是
4
個(gè)最重要的變量。
在切割過(guò)程中,
如發(fā)現(xiàn)
切割質(zhì)量明顯變差,就首先要檢查以上討論的因素并及時(shí)加以調(diào)控。
五、工件特性對(duì)切割質(zhì)量的影響
對(duì)激光切割質(zhì)量甚至能否切割影響最大的有如下因素:
1.
材料表面反射率
對(duì)
CO
2
激光器發(fā)射出的
10.6mm
遠(yuǎn)紅外光束來(lái)說(shuō),非金屬材料對(duì)它吸收較
好,即具有高的吸收率,面金屬材料則對(duì)
10.6mm
光束吸收較差,特別是具有
高反射率的金、銀、銅和鋁金屬等,對(duì)這類材料一般不適宜用
CO
2
激光束,特
別是連續(xù)波光束來(lái)切割。對(duì)鋁、銅金屬而言,要形成足夠的起始功率一般需要
3kW
以上,以獲得穿透效果所需要的初始小孔。
黑色金屬鋼鐵類材料及鎳、鈦等對(duì)
10.6mm
的
CO
2
光束有一定吸收率,特
別是當(dāng)材料表面加熱到一定溫度或氧化膜以后,
其吸收率還會(huì)大幅度提高,
從而
獲得較好的切割效果。
對(duì)不透明材料,吸收率=(
1
-反射率),與材料表面狀態(tài)、溫度及波長(zhǎng)有
關(guān)。
材料對(duì)光束的吸收率大小在加熱起始階段具有重要作用,
但一旦工件內(nèi)部小
孔形成,小孔的黑體效應(yīng)使材料對(duì)光束的吸收率接近
100%
。
2.
材料表面狀態(tài)
材料的表面狀態(tài)直接影響對(duì)光束的吸收,
尤其是表面粗糙度和表面氧化層會(huì)
造成表面吸收率的明顯變化。
在激光切割實(shí)踐中,
有時(shí)可利用材料表面狀態(tài)對(duì)光
束吸收率的影響來(lái)改善材料的切割性能。
六、其他因素對(duì)切割質(zhì)量的影響






