相干公司最近推出了一種新型METABEAM系統(tǒng),基于1kW的Diamond CO2激光器,所能達到的切割速度可與2kW量級的軸流式激光器相比。
METABEAM 1000系統(tǒng)使基于激光器的金屬切割操作更方便,幫助它們擴展了市場,對那些小規(guī)模經營和作業(yè)的車間極具吸引力。下面我們會比較兩種類型激光器切割常用金屬的情況,并總結板條放電封離型CO2激光器購置成本的優(yōu)勢。
切割特點
板條放電諧振腔設計以及適當?shù)墓馐{制光路,能產生優(yōu)質的高斯輸出光束,其M^2值較?。?/span><1.2),所以能獲得較小的焦斑,幾乎將全部激光能量集中在光束中央。板條放電設計能自然地產生接近方波形狀的脈沖,上升和下降時間極短。
由于卓越的光束質量和高峰值功率的方波脈沖,所獲得的切割特性,能夠使板條放電封離型激光器與更高功率的軸流式激光器相抗衡。特別是Diamond E-1000(1kW)所能實現(xiàn)的薄金屬切割速度,一般相當于使用2kW軸流式激光器所達到的切割速度——因為激光功率是通過可控而且受限的方式來輸出,而非只用“蠻力”,所以使切割薄金屬更加有效。
圖1顯示了以氧氣作為輔助氣體時,采用相干Diamond E-1000(1kW)和2kW軸流式激光器切割冷軋鋼的速度。事實上,相比較軸流式2kW激光器, 1kW板條放電封離型激光器在切割各種厚度的材料(厚度可達0.25英寸)時,能夠達到等同的(實際上稍高的)切割速度。
以氮氣為輔助氣體切割不銹鋼時,1kW Diamond激光器仍然能夠媲美2kW軸流式激光器的切割速度(圖2)。切割冷軋鋼與不銹鋼的結果之間存在著差異,主要原因是使用了不同的輔助氣體。以氧氣為輔助氣體時,產生放熱反應,釋放額外熱量,進一步促進切割。而以氧氣輔助切割時,會產生更大的微粒,可以方便地從激光加工區(qū)域吹走。
上述兩種效應都有利于Diamond激光器,其較小的高峰值功率焦斑能夠在聚焦區(qū)域產生非常高的能量密度。相反,氮氣用作輔助氣體時,不發(fā)生反應,還能冷卻加工區(qū)域。因此,同等的初始功率的應用更有價值。
圖3顯示了兩種激光器切割鋁的結果。1kW的Diamond激光器在切割最高厚度約0.07英寸的材料時,切割速度更高。再次說明,切割更薄的材料時能量高度集中于局部,而切割更厚的材料就需要更大的能量。
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