光纤激光切割工艺参数及原理

光纤激光切割工艺参数及原理光纤激光切割技术原理光纤激光技术是目前主流激光加工技术之一，通过激光器发出的高能激光束，利用光纤传导至加工材料，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件切割，雕刻的目的。常见的激光头结构如下：切割工艺的分类1）汽化切割利用高能密度的激光束加热工件。在短的时间内汽化，形成蒸气。在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要大的功率和功率密度。激光汽化切割多用于薄板金属材料和非金属材料（如纸、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。2）熔化切割激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，喷嘴喷吹非氧化性气体（氩气、氦气、氮气等），依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。所需能量约为汽化切割的1/10。激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及相关合3）氧气切割它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出，而切割速度一般大于激光汽化切割和熔化切割。激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。光纤激光切割关键参数1） 激光功率激光功率是影响激光加工的首要因素，对于不同的材料，所需的激光功率也有所不同，通常越厚的材料所需的激光功率也就越大，在同种同厚度板材切割中，激光输出功率越大，切割速度越快，切割端面也越光滑；但功率并非越大越好，过高的激光功率可能导致过烧等情况出现，同样会影响成品质量。2） 输出模式光纤激光输出模式又分为单模和双模，单模是指在一条光纤上运行一种波长的模态，多模是指在一条光纤线上运行一种以上波长的模态。通常，单模激光光束质量好，形成的光斑小，适合进行微加工及薄板切割，且加工精度高；多模激光则适合金属焊接、工业零部件热处理及不锈钢、铝、钢材等厚板材料的高质量切割。3） 焦点位置激光切割中，焦点位置对材料的切割效果影响很大，不同的材质或厚度，激光切割时对应不同的焦点位置。激光切割中，焦点大小和焦深是影响切割效果和效率的重要因素之一。光束经短焦距聚焦镜后光斑直径相对较小、焦深短，焦点处功率密度很高，则有利于高速切割薄型材料，且切割精度高。经长焦距透镜后，焦点有较长的焦深，但焦点直径相对较大，只要具有足够功率密度，则比较适合切割厚工件。辅助气体激光切割机的中，与激光输出同轴的辅助气体不但可吹走割缝内的熔渣，还能冷却加工物体表面，减少热影响区，冷却聚焦透镜，防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。气体种类与压力的选择对切割工艺也有重要的影响。激光切割中通常使用的辅助气体有氧气、氮气、空气等：1）氧气主要用于激光切割机切割碳钢。利用氧气反应热大幅面提高切割效率的同时，产生的氧化膜会提高反射材料的光束光谱吸收因数。切口端面发黑或者暗黄色。主要适用压延钢材，熔接构造用压延钢材，机械构造用碳钢，高张力板，工具板，不锈钢，电镀钢板，铜，铜合金等。2） 氮气一些金属在切割的时候采用氧气会在切割面上形成氧化膜，采用氮气就可以进行防止氧化膜出现的无氧化切割。无氧化切割面具有可以直接进行熔接、涂抹，耐腐蚀性强等特点。切口端面发白。氮气适用的板材有不锈钢，电镀钢板，黄铜，铝，铝合金等。3） 空气空气可由空气压缩机直接提供，所以与其他气体相比价格非常便宜。虽然空气中大约含有20%的氧气，但是切割效率远不及氧气，切割能力与氮气相近。切割面会出现微量氧化膜，但可作为防止涂膜层脱落的一项措施，切口端面发黄。空气适用的材料有铝，铝合金，不锈钢，黄铜，电镀钢板，非金属等。4）