




激光切割机的穿孔效率:
激光束对工件开始切割前,需穿透工件。光纤激光的穿孔时间明显比CO2长。
还是以3kW 光纤激光器和CO2激光器为例。对于厚度为8mm的碳钢,后者比前者少1秒钟;10mm时,后者少2秒;随着厚度的增加,CO2激光器在穿孔方面的优势愈益显着。
以每天穿孔2000次、每次穿孔时间差3秒钟计,则每天穿孔时间差为6000秒,约合1.7小时。
CO2激光器因较高的穿孔效率,每天可缩减1.7小时的机器使用时间。即使采用较保守的数据,计入人工(30元/小时)、设备折旧(25元/小时)和场地(2元/小时)费用,节省的成本有(CO2激光器):
1.7×(30+25+2+38.3)=162(元)
激光切割机的断面质量:
断面质量通常指粗糙度(光洁度)、垂直度。
切割3mm以下厚度的钢板时,光纤激光切割的断面质量(粗糙度和垂直度)略差于CO2。随着厚度的增加,断面质量的差异愈益明显。
厚度≥3mm的不锈钢,光纤激光切割的断面呈磨砂状,而CO2呈光亮状。
厚度为16mm的碳钢,光纤激光切割断面的垂直度远差于CO2,前者为0.4~0.5mm,后者可达0.1mm。
另外,碳钢板对光纤激光能量吸收率高,在切割小孔(孔径≤板材厚度)时,反而是个缺点,切割质量较差。
顺便指出,激光切割的精度与采用何种激光器无关,而与机器***精度、重复***精度、切缝宽度的一致性有关。光纤激光切割的切缝窄,CO2的切缝稍宽。但切缝的宽窄不影响零件的精度,因为通过割缝补偿功能,可以抵消切缝宽度。
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。
陶瓷基板加工应用为了将陶瓷基板分为***部分,可使用激光打标机刻划(打钻)一系列局部(未通)高公差孔洞。这些孔洞大约深入基板三分之一,生成后期的优先断层线。使用其它技术,也可以在基板上加工通路、槽孔、确定形貌和精细图案。由于常用陶瓷具有吸收的特性,CO2 激光器已经成为激光器的选择。脉冲CO2 激光器光束的能量在陶瓷表面被吸收,因此产生局部加热、熔化和汽化。图2显现出氧化铝内0.0045英寸划线的顶视图,表明在使用相对较长脉冲期间(大约 75-300m,视厚度而定),在高斯光束能量分布图中的低能量边缘之下,因局部熔化造成的热影响区域(HAZ)。多年以来,CO2 激光器以长时间班次工作时,在气体和能量方面将消耗大量资源,还要求制定维护计划。另外,典型用于这种应用的脉冲参数意味着密封管CO2 激光器技术不太合适。整体来说,在经过多年大量改进时,CO2 激光器在可靠性和维护问题方面仍然位于其它技术之后。在维护期间,这些激光器的光束质量还是易于变化;可以达到的光点大小也易于受到长波影响。单独来讲,陶瓷的激光器光束吸收特性使这种技术影响该市场领域很长时间。