激光器的輸出形態(tài),包含連續(xù)激光器和脈沖激光器兩種。被加工材料對(duì)激光束的吸收率受激光波長(zhǎng)的影響(如不銹鋼之類的激光對(duì)1064nm激光吸收率高,皮革布匹塑料之類的材料對(duì)波長(zhǎng)為10.6um的激光吸收率高),而激光的波長(zhǎng)又是取決于激光的工作介質(zhì)(比方ND:YAG激光晶體產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)就是1064nm)。激光輸出功率表示能量的大小,占空比表示在脈沖輸出時(shí)的每一脈沖時(shí)間內(nèi)激光照射時(shí)間所占的比例,頻率表示每一秒內(nèi)的照射次數(shù),光束模式M2表示能量強(qiáng)度的分布(有單模和多模幾種)。
B 與加工透鏡相關(guān)的要素
焦距表示從透鏡中心位置到焦點(diǎn)的距離(我們常說(shuō)的F125 F150就是說(shuō)的焦距是125和150mm),焦距是直接影響焦點(diǎn)位置處的光斑直徑與焦深的最重要要素。加工透鏡中有能抑制像差的凹凸透鏡(如消相差的組合透鏡)、非球面透鏡和普通的平凸透鏡幾種。
C 與激光束的焦點(diǎn)光斑相關(guān)的要素
焦點(diǎn)(聚焦光斑)的直徑取決于透鏡的規(guī)格,如透鏡的焦距越短,則焦點(diǎn)的直徑就會(huì)越??;同樣焦距的透鏡,非球面聚焦鏡比平凸透鏡的聚焦效果好。焦點(diǎn)位置是指聚焦點(diǎn)距離加工材料表面的相對(duì)位置,我們把材料表面之上方向定義為正離焦、之下定義為負(fù)離焦。焦深是指在焦點(diǎn)附近能得到與聚焦點(diǎn)處光斑直徑大小基本相同光斑的范圍,焦距越長(zhǎng)焦深也一般越長(zhǎng),同等焦距下波長(zhǎng)越長(zhǎng)的激光器的焦深越長(zhǎng)。
D 與噴嘴相關(guān)的要素
噴嘴的直徑?jīng)Q定著熔化、燃燒的可限制范圍以及噴射于加工部位的輔助氣體流量,薄板用的噴嘴孔就越小,厚板切割用的噴嘴孔就越大;不銹鋼切割一般用單層噴嘴,碳鋼切割一般用雙層噴嘴。噴嘴的前端之所以呈圓形,主要是為了能勝任對(duì)任何方向的加工,噴嘴與加工材料表面間的間距要盡量設(shè)定得窄一些。
E 與輔助氣體相關(guān)的要素
輔助氣體的壓力影響著熔化金屬?gòu)那锌p中排出的情況。氣體的種類將影響到加工質(zhì)量與加工能力,空氣主要適用的材料有鋁,鋁合金,不銹銅,黃銅,電鍍鋼板,非金屬等等;氮?dú)庵饕m用的板材有不銹鋼,電鍍鋼板,黃銅,鋁,鋁合金等;氧氣主要適用壓延鋼材,溶接構(gòu)造用壓延鋼材,機(jī)械構(gòu)造用碳鋼,高張力版,工具板,不銹鋼,電鍍鋼板,銅,銅合金等;氬氣主要適用的材料是鈦,鈦合金等。而焊接或熱處理時(shí),則需要對(duì)加工部位起保護(hù)作用,用的保護(hù)氣體有氮?dú)?、氬氣、氦氣等,氮?dú)釴2---可以用于不銹鋼的焊接保護(hù)氣;氬氣Ar----性價(jià)比高,最常規(guī)的保護(hù)氣;氦氣He---最好但也是最貴的保護(hù)氣。每一個(gè)噴嘴都存在著與其自身相配的最佳氣體流量。
F 與加工材料相關(guān)的要素
板材的材質(zhì)和厚度會(huì)影響到激光能量的消耗,厚板就用更高功率的激光器,薄板就可以用小一點(diǎn)功率的激光器。材料的表面狀況會(huì)影響到激光束吸收的穩(wěn)定性,比方同等功率情況下,切割亮面碳鋼比切割磨砂面碳鋼就薄得多。而加工形狀又會(huì)影響到熱量的擴(kuò)散。
圖1.1-1和圖1.1-2中顯示的是影響激光加工性能的各主要因素。加工性能的提高,離不開(kāi)對(duì)這些要素的優(yōu)化。
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