高亮度、高功率的固體激光光源——光纖激光器在金屬切割中得到了展現(xiàn)出了他得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，充分的證明他在金屬切割中的潛力，隨著這些優(yōu)勢(shì)的不斷開(kāi)發(fā)和不斷得到個(gè)商家的認(rèn)可，光纖激光切割機(jī)逐漸打開(kāi)了金屬切割的市場(chǎng)，應(yīng)用的面積也更加廣泛，逐漸取代傳統(tǒng)切割和CO2激光切割機(jī)的份額，逐漸成為市場(chǎng)的寵兒。

       正是在這種市場(chǎng)迫切需求的前提下光纖激光切割機(jī)的技術(shù)不斷的完善，逐漸開(kāi)發(fā)出新型技術(shù)，而近期國(guó)外的一項(xiàng)新概念技術(shù)悄然上線(xiàn)，并成功取得合作項(xiàng)目，即利用單模光纖激光器進(jìn)行激光切割。

       從合作的項(xiàng)目表明利用單模光纖激光切割的模式相比于光纖激光切割和CO2激光切割，其切割過(guò)程中的速度更快、效果更佳明顯，而且在成本上更佳低廉。這種技術(shù)正在日趨成熟的階段，預(yù)計(jì)在合作項(xiàng)目之后技術(shù)能夠形成一定水準(zhǔn)可以在商業(yè)水平的要求下制造出產(chǎn)品并且銷(xiāo)售。那么這種單模激光切割的模式到底具備怎樣的特點(diǎn)，又有哪些優(yōu)勢(shì)？本文將一一揭開(kāi)，解析其切割的巨大潛力。

       一、切割方式

       利用新型單模光纖激光切割，其獨(dú)特的光束形狀，即使在沒(méi)有同軸輔助氣體，熔體也會(huì)沿著入射激光束相反的方向流出切口。因此這種技術(shù)比氣體遠(yuǎn)程激光切割更加有效的將熔融物去除，其應(yīng)用的前景更加廣泛。

       二、定制光束形狀

       與普通光纖激光器采用單束圓形激光束的傳統(tǒng)切割模式相比，新型的單模光纖激光切割采用復(fù)雜的激光光束形狀。利用大功率單模光纖激光器獨(dú)特的聚焦性，產(chǎn)生復(fù)雜的光束形狀，從整體的激光能量中分出一部分，以便創(chuàng)建出一個(gè)“匙孔”，應(yīng)用到激光切割，激光焊接和激光打標(biāo)中；另外一部分的能量作用到熔體。值得一提的是新型的切割模式采用蒸汽壓力作用于熔體材料表民，這種氣體壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同軸氣體噴射出的壓力。利用這種切割模式切割出來(lái)的切口非常狹窄，不會(huì)產(chǎn)生毛邊，并且可以在狹窄的輪廓中高速切割，切割出高質(zhì)量工件。

       三、光束整形

       單模光纖激光切割的技術(shù)核心是光束整形，且可以通過(guò)不同的方式實(shí)現(xiàn)。例如：設(shè)計(jì)一個(gè)配有單模光纖激光器的系統(tǒng)。通過(guò)光束組合結(jié)構(gòu)——而不是把所有的單模傳輸光束匯入一條大的傳輸光纖中，就能將這些光束傳輸?shù)角懈铑^，正如用于大功率多模光纖激光器配置。

       應(yīng)用一個(gè)單模光纖激光源。采用一種先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)與一個(gè)特別設(shè)計(jì)的人工全息圖（也稱(chēng)為衍射光學(xué)器件），將輸入激光束轉(zhuǎn)換為輻射模式，以便優(yōu)化給定的激光切割工藝。由于光束模式是非對(duì)稱(chēng)的，衍射光學(xué)器件必須根據(jù)實(shí)際切割方向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示。

原理圖：采用定制激光束模式的遠(yuǎn)程激光切割系統(tǒng)

       四、采用定制激光束模式的遠(yuǎn)程激光切割系統(tǒng)

       關(guān)于強(qiáng)激光產(chǎn)生蒸汽壓力的機(jī)制，早在幾十年前激光鉆孔和匙孔穿透型激光深熔焊接時(shí)就為人所知，局部的蒸汽壓力是穿透性鉆孔的驅(qū)動(dòng)機(jī)理，并且用于產(chǎn)生和保持焊接中的匙孔。匙孔穿透型激光切割有20年的歷史，當(dāng)年一群科學(xué)家在弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所研究采用CO2激光器對(duì)鈑金做高速切割。然而，用CO2激光器進(jìn)行匙孔激光切割僅限于非常薄的板材，這是由于匙孔中形成強(qiáng)大的等離子體，這也在高功率CO2激光焊接中出現(xiàn)。

       高亮度光纖激光器的聚焦性能及其波長(zhǎng)，使得這類(lèi)激光器能夠在厚板上進(jìn)行匙孔切割，在切割過(guò)程中光纖激光器比CO2激光器的切割速度要快很多。因?yàn)榭梢愿行实貙⑷刍飶那懈钋把氐闹行木€(xiàn)除去，匙孔切割比通常的激光切割更高效；在前者的加工過(guò)程中，被熔化的材料會(huì)在激光束的前方流下去。這使得熔融層厚度更薄，因而確保從熔融表面能夠有效地傳導(dǎo)熱量，表面的熔體前沿吸收了激光，而且需要能量以熔化更多的材料。然而，在匙孔切割中，激光束周邊的熔融流體會(huì)引發(fā)質(zhì)量問(wèn)題。熔化物從切割側(cè)邊流走，這將使切割質(zhì)量惡化，因?yàn)楣饫w激光器切割速度很快，但當(dāng)切厚度增加時(shí)，切割質(zhì)量并不高。

       在典型的激光切割和先進(jìn)的匙孔切割中，同軸氣體輔助方式是清除熔融物的唯一動(dòng)力；切口必須放大，以便減少通過(guò)切口處的壓力。這里，激光輻照所得到的壓強(qiáng)更大，并且在整個(gè)切口處都經(jīng)受著巨大的壓力。因此，能夠完全根據(jù)光路限制來(lái)設(shè)計(jì)定制激光束的新方法，它能切割出比采用先進(jìn)激光切割方式下更狹窄的切口。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#