激光器是激光設(shè)備的心臟,對激光切割質(zhì)量起著決定性的作用。一個好的激光器,應(yīng)該具備理想的模式,穩(wěn)定的功率等要素。激光器的種類很多,從不同的角度可以對它有不同的定義。從激勵的介質(zhì)來區(qū)分,大致可分為固體激光器和氣體激光器,它們分別用不同的固體或氣體來作為介質(zhì),如最早的激光器就是采用紅寶石作為介質(zhì)。目前用于激光切割的主流激光器為二氧化碳激光器,其次是YAG激光器。YAG激光器有著光電轉(zhuǎn)換效率高,體積小的特點,但是由于其能量泵浦源的損耗快,維護本錢高等因素使其應(yīng)用受到很大限制。而采用二氧化碳激光器,比較輕易獲得理想的激光模式和較高能量,加之性能穩(wěn)定,停機時間短,從而被廣泛應(yīng)用于各種材料的切割。
一:激勵模式。二氧化碳激光器是采用電極激勵二氧化碳氣體而產(chǎn)生激光,按照金屬電極的安裝位置可分為直流激勵和射頻激勵。
二:激光頻率。激光輸出分脈沖輸出和連續(xù)輸出,用于切割和焊接的激光主要采用脈沖輸出方式,脈沖頻率主要影響切割的速度和切口粗糙度,要獲得高速切割,高頻率是必不可少的。目前大多數(shù)廠家生產(chǎn)的二氧化碳激光器頻率都在5000Hz以內(nèi)。
三:光束發(fā)散角。從嚴格的角度來講,光束發(fā)散角不屬于激光器部分的內(nèi)容,但是由于激光器的模式對遠場發(fā)散角影響很大,所以我們把它放在這里一起討論。光束發(fā)散角對切割質(zhì)量的影響體現(xiàn)在切口的寬度和坡度上,越小的發(fā)散角切口寬度越窄,坡度越小,因而質(zhì)量越高。
四:激光模式。是衡量激光質(zhì)量最重要的指標之一??煞譃閱文?,基模和多模?;<萒EM00模,它在X和Y軸上的指數(shù)均為0,所以是一個理想的圓點。采用TEM00模的激光可以獲得最小的光束直徑,在切割加工中因其光斑小而獲得最小的切縫及更快的切割速度。而多模更是在XY方向上均為非0指數(shù),其光束質(zhì)量較差,一般只用與焊接而不用與切割。
五:激光功率。包括峰值功率,能量穩(wěn)定性等要素。不同功率在金屬板材的切割中可切穿的厚度不同,以4KW激光器為例,它可切割20mm厚的碳鋼板,或15mm不銹鋼,10mm鋁合金;而5KW以上的激光器可以切割25mm厚的碳鋼,不銹鋼可達20mm。功率的另一個指標是功率穩(wěn)定性,優(yōu)秀的切割質(zhì)量,必須是優(yōu)秀的切口貫串始終。長期生產(chǎn)對激光器也是一個非常重要的考驗。直流激勵激光器由于電極燒蝕,導(dǎo)致在長期工作狀態(tài)下功率衰減。另外,由于有的激光器的真空泵和渦輪泵采用潤滑油進行潤滑,導(dǎo)致潤滑油污染激光諧振腔,而減短了激光器壽命。
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