




影响CO2激光切割机的切割质量因素:
因为CO2激光切割机加工效率质量高和可靠性强的特点,同时也因为它以长波红外线的形式输出时,波长通常为10.6μm。许多有机材料对这类长波长的吸收能力都很强,使得CO2激光切割机在纸、木材、塑料、橡胶、纺织物和皮革等行业内得到广泛的应用。然而切割的质量会直接影响到生产的成本,那么影响CO2激光切割机的切割质量因素又是什么呢?下面我们就来一探究竟。
1、CO2激光切割机的功率与功率稳定性。
不同的功率在激光切割中可切割的厚度是不一样的,在实际操作用往往设置功率,以为减少切割的时间 或者切割较厚的材料。但是经过日常生产总结发现在小于功率状况下焦点处却获得功率密度,并获得切割质量。除了功率的大小外功率的稳定性也很重要,长期生产对激光器也是一个非常重要的考验。直流激励激光器由于电极烧蚀,导致在长期工作状态下功率衰减。
2、辅助气体压力。
在激光切割中辅助气体的作用是清除融化和蒸发材料,同时***切割区过度燃烧。当切割较厚的材料时,气压应当降低,当切割厚度薄的材料时,气压应该增大,以防止切口背面粘渣。当然气压调节的大小也和切割的材料有关,例如:切割塑料的时候为了防止塑料边霜化,以气压较低为好。
3、激光频率。
激光输出分脉冲输出和连续输出,用于切割和焊接的激光主要采用脉冲输出方式,脉冲频率主要影响切割的速度和切口粗糙度,要获得高速切割,高频率是必不可少的。目前大多数厂家生产的二氧化碳激光器频率都在5000Hz以内。
4、光束发散角。
从严格的角度来讲,光束发散角不属于激光器部分的内容,但是因为激光器的模式对远场发散角影响很大,所以我们把它放在这里一起讨论。光束发散角对切割质量的影响体现在切口的宽度和坡度上,越小的发散角切口宽度越窄,坡度越小,因而质量越高。
CO2激光器切割技术正在我国工业生产中得到越来越多的应用,国外正研究开发更高切割速度和更厚钢板的切割技术与装置。为了满足工业生产对质量和生产效率越来越高的要求,必须重视解决各种关键技术及执行质量标准,以使这一新技术在我国获得更广泛的应用。为进一步提高激光切割速度,可根据空气动力学原理,在提高喷嘴压力的前提下不产生正激波,设计制造一种缩放型喷嘴,即拉伐尔(L***al)喷嘴。为方便制造可采用如图4的结构。德国汉诺威大学激光中心使用500W CO2激光器,透镜焦距2.5〃,采用小孔喷嘴和拉伐尔喷嘴分别作了试验,见图4。试验结果如图5所示:分别表示NO2、NO4、NO5喷嘴在不同的氧气压力下,切口表面粗糙度Rz与切割速度Vc的函数关系。从图中可以看出NO2小孔喷嘴在Pn为400Kpa(或4bar)时切割速度只能达到2.75m/min(碳钢板厚为2mm)。NO4、NO5二种拉伐尔喷嘴在Pn为500Kpa到600Kpa时切割速度可达到3.5m/min和5.5m/min。
CO2激光器原理:
CO2激光器是一种分子激光,主要的物质是二氧化碳分子。与其它气体激光器一样,CO2激光器工作原理其受激发射过程也较复杂。分子有三种不同的运动,即分子里电子的运动,其运动决定了分子的电子能态;二是分子里的原子振动,即分子里原子围绕其平衡位置不停地作周期性振动——并决定于分子的振动能态;三是分子转动,即分子为一整体在空间连续地旋转,分子的这种运动决定了分子的转动能态。分子运动极其复杂,因而能级也很复杂。
CO2激光器中,主要的工作物质由CO?,氮气,氦气三种气体组成。其中CO?是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦,可以加速010能级热弛豫过程,因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO?激光器中起能量传递作用,为CO?激光上能级粒子数的积累与大功率***率的激光输出起到强有力的作用。CO?分子激光跃迁能级图 CO?激光器的激发条件:放电管中,通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时,放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO?分子发生碰撞,N2分子把自己的能量传递给CO2分子,CO?分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。