许多参数会影响激光切割过程,其中一些取决于激光器的技术性能,而另一些参数是变化的。今天主要是分享激光切割的光束及焦点的工艺要素影响:
激光输出功率及模式
一、激光输出功率
激光输出功率直接影响激光切割机的性能。通常,随板厚的增加,所需的激光功率也越大。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;但在输出功率确定后,切割速度须和材料材质及其厚度吻合好,此时才能达到最好的切割效果,速度过快和过慢都会影响激光切割的效果。
二、激光输出模式
激光器的光束质量分布形式分为单模和多模两种,当光束能量密度只有一个集中点时,称为单模;当光束能量密度最集中的点有两个或以上时,称为多模。在切割应用中,聚焦光斑对切割出的质量有很大影响,单模激光器的纤芯比较细,光束质量优于多模,能量分布呈高斯分布,中间能量密度最高,三维图是一个尖圆的山峰状。
多模激光器的纤芯相比粗一些,光束质量相比单模要差一些,能量分布相比单模光斑平均一些,三维图像一个倒扣的杯子,从边缘陡峭程度来看,多模的比单模的陡峭很多。
单模的优势在薄板,多模的优势在厚板,单模和多模并没有相互比较的价值,都是光纤激光器的一项配置,就好比一辆车,轿车适合公路,越野适合山地,但是轿车也能跑山地,越野也能跑公路,所以光纤激光器到底选多模还是单模要看实际终端客户的加工需求。
焦点大小、焦深长度及焦点位置
一、焦点大小及焦深长度
在激光切割中,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。
二、通常焦点位置与切割面的关系
切割薄板时,焦点一般在工件表面处;切割厚板时,不锈钢焦点通常深入板内约为板厚的1/3—1/4处,处于负离焦距范围;切割碳钢时,焦点在其板面上方,且随板厚度的增加焦点越远离板面,处于正离焦范围。
三、激光切割的工艺参数如何影响切割质量?
激光切割工艺参数通过能量控制、光束形态及作用位置直接影响切割质量,核心关联如下:
1.激光输出功率:同材质厚度下,功率适配时切割端面光滑、速度优;功率不足易切不透、挂渣;功率过剩+速度不当会导致切缝宽、端面烧损。
2.激光输出模式:单模能量集中,适配薄板切割,切缝窄、精度高;多模能量分布均匀,适配厚板切割,减少能量衰减但切缝略宽。
3.焦点参数:-焦点大小与焦深:短焦距(小焦点、短焦深)提升薄板切割精度与速度;长焦距(大焦点、长焦深)适配厚板,避免能量发散导致的切不透。-焦点位置:薄板零离焦(表面)确保精准切缝;厚板不锈钢负离焦(板内1/3-1/4)减少挂渣;厚板碳钢正离焦(板面上方)保障稳定切割。
激光切割机凭借切割精度、效率、成本、材料适应性及安全防护等多方面的显著优势,全方位满足现代制造业对中厚板切割的严苛要求。