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切割

萬瓦級激光切割機光路系統技術揭秘

來源:歐銳激光2020-12-09 我要評論(0 )   

近幾年來,萬瓦激光切割機熱度持續高漲,隨著我國高鐵、船舶、石油化工及航空航天等領域的高速發展以及激光切割技術的不斷突破,高功率、大幅面、高速切割、超厚板切割...

近幾年來,萬瓦激光切割機熱度持續高漲,隨著我國高鐵、船舶、石油化工及航空航天等領域的高速發展以及激光切割技術的不斷突破,高功率、大幅面、高速切割、超厚板切割、亮面切割、切口垂直度高等要求逐漸變成了萬瓦激光切割機的發展方向。


萬瓦激光切割機


萬瓦激光切割機關鍵在于“萬瓦”字眼,其光路系統主要由萬瓦激光器、傳輸光纖、激光頭三部分構成。要想使萬瓦激光切割機具備穩定的切割效果,首先必須要具備穩定、強悍的激光光源,這種光源來自于激光器。


01穩定


萬瓦激光切割機的激光器都屬于連續激光器種類,而連續激光器又分為單模(塊)激光器和多模(塊)激光器,以國內某知名的激光器生產廠商為例,其單模連續激光器功率可達到6000W,是目前國內單模連續激光器可達到的輸出功率最高水平。當激光器內部只有一個泵浦模塊時,就稱之為單模激光器,也就是說6000W淡漠連續激光器內部只含有一個泵浦模塊。


現在超大功率連續激光器尤其是萬瓦激光切割機,其配備的國內激光器都是多模連續激光器,一般來說,高功率多模連續激光器都是通過合束器將低功率單模連續激光器(也就是單個泵浦模塊)光源耦合而成。例如,12000W萬瓦激光切割機的多模連續激光器就可以使用兩個6000W泵浦模塊耦合而成。一個多模塊連續激光器使用的單個泵浦模塊越少可靠性越高,模塊越多線路越復雜,損壞率越高。


相對國外高功率激光器來說,我國萬瓦激光器還是以多模連續為主,而國外優秀的高功率激光器單模輸出已實現最大20 kW,多模輸出最大可達 500 kW的技術水平,我國高功率激光器生產技術水平有待提高。


02強悍


接下來,我們再來說一下萬瓦激光器發出的激光束為什么可以切割超厚板材。


我們先來說一個知識點,單模激光器光纖芯徑細,光斑細,聚集能量高,且單模激光器的芯徑一般都是50μm、100μm為標準,而萬瓦激光器則是將超高功率的激光束通過100μm的光纖芯徑內輸出,其能量功率密度之大可想而知。


不同材質的切割效果與激光器功率的關系


亮面切割的特點:切面光滑,切面錐度小,切割速度快,適用于復雜圖形切割,不燒角,有極限功率存在(當激光器功率未達到極限功率時,功率越高切割效果(切割速度)越好,但是一旦超過極限切割功率,再提高激光器功率已經沒意義了)。


一般來說,單模塊連續激光器光束質量比多模塊連續激光器好,單模連續激光器在切割中薄板材上的性能得天獨厚,但是厚板材切割能力不濟;相反的,光束質量差的激光器切割厚板材性能要優于光束質量好的激光器。所以,為了彌補單模激光器切割厚板材性能的不足,采用技術革新——平頂環形光輸出,削弱了焦點能量聚集,加強光環能量。這樣通過單模連續激光器耦合之后的萬瓦激光切割機在超厚板切割上具有了更好的切割效果和切割速度。


平頂光斑分布形態

將激光足跡從圓形改變為正方形或矩形


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