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激光发展

发布时间:2019/12/25 10:35

激光发展

着眼于塑造当今激光系统的力量

发布于:2019年12月25日
发布人:江苏科茂自动化有限公司
关于:激光
激光

与所有切割过程一样,生产率很大程度上取决于切割速度。由于增加了激光功率,如今正在实现比以往更高的处理速度。激光切割能力仅受激光工艺和机器部件的限制。

线性驱动技术的进步提供了更高的轴加速度,每秒20米或更高,同时保持了每分钟200 m以上的移动速度。线性驱动系统没有诸如弹性动力传输或常规齿条和齿轮之类的组件。线性驱动系统提供无接触动力传输,对系统的磨损很小,并减少了停机时间。

凭借5千瓦或更高的激光功率,当今的CO 2激光可以在1毫米厚的材料上每分钟切割20至30 m。向双切割头提供激光功率的能力还增加了CO 2激光器的生产率。因为只需要一部分激光功率就可以在5毫米范围内进行切割,因此可以由多个磁头共享。双激光头可实现生产率提高50%以上。

切割技术也发生了变化,选择的辅助切割气体会影响切割速度。多年来,通常选择氧气作为切割低碳钢板的辅助气体,但现在情况已不再如此。使用压缩空气可以提高切割速度,降低辅助气体成本并提高生产率。

使用压缩空气并非没有任何限制:厚度限制为0.08英寸,并且边缘质量可能会受到影响。替代选择是惰性气体,例如氮气,而不是氧气。

氧气作为辅助气体的局限性在于切割过程本身。在放热的热切割工艺(例如激光切割)中,切割速度取决于氧气燃烧材料的速度。添加更多的氧气不会增加切割速度。实际上,由于产生了较大的切缝,因此加工速度可能会降低。

用氮气切割不是化学过程,而是机械过程。随着激光功率的增加,与切割过程相比,利用激光功率驱动切割速度的能力也得到了提高。当将氮气用作辅助切割气体时,切割速度受激光功率的限制,而不是受辅助气体的限制。可以以更高的压力供应氮气,并在低碳钢和其他材料上流动以更快地切割。尽管氮气的成本更高,但是生产率的提高可以抵消额外的成本。

氮气切割的另一个好处是边缘干净利落,在材料移至下一个操作之前不需要进行二次加工。材料处理的减少降低了总体生产成本。

氮气切割的局限性是需要更高的压力和流量。除了较高的气体成本外,还需要更复杂的辅助气体输送和存储系统。

除了更快地切割扁平材料外,激光还可用于切割管子。现在可以通过激光材料加工有效地处理直径20英尺乘10英寸或更大的圆形,正方形和三角形。

较厚的材料,更好的光束

更大的功率不仅提高了激光器的加工速度,还提高了其材料厚度的能力,但情况并非总是如此。更高的激光功率对光学器件提出了更多要求,以保持精确的聚焦光束。没有相干光束输出,光束模式质量将受到影响,从而降低了激光切割工艺的潜在生产率。
激光
CO 2激光器的进步使
从1毫米到25毫米厚的材料切割成为可能。

光学设计的改进,加上自适应光学系统的使用,使5kW范围内的激光器能够产生精确,受控,聚焦的激光束。可以轻松加工25毫米厚的低碳钢,20毫米厚的不锈钢和12毫米厚的铝。

切割各种材料和厚度的能力归因于激光束本身质量的提高(见图1)。高纯度谐振器气体可提高激光器的效率和光束质量。诸如水分和碳氢化合物之类的杂质会干扰激光反应。当光子光与杂质接触时,光被折射或吸收,随后的光束输出在功率密度较低的情况下达不到最佳效果。由于折射的光和较低的效率,冷却谐振器的成本增加。使用先进的光学器件来传输更高功率的激光束是防止过早失效的必要条件。

这些较纯净的气体可能更昂贵。但是,较低的燃气消耗率有助于抵消较高的单位成本。保持从供气到激光器的激光气体的完整性也很重要。建议使用高质量的组件和过滤系统。

多轴,多进程

能够在X,Y和Z轴上运行的激光加工中心为激光材料加工打开了一个全新的世界。这种类型的机器不仅可以进行切割,而且还可以用于焊接和表面改性。由于现在可以将工作区域划分为三个维度,因此可以一次完成有效切割新形状的操作。12立方码或更大的加工区域可以使以前无法进行激光切割的笨重物品现在可以加工。

激光可以产生狭窄,较深的焊缝,且热变形最小。多轴功能提高了激光器相对于材料几何形状的灵活性,从而提高了生产效率。错位切割现在很普遍,激光切割头沿着材料基材轮廓的移动会产生无毛刺的区域,而无需额外处理材料。

专为满足精密金属制造商的需求而设计,当今的激光系统可以提供各种材料和厚度的高速,高精度加工。

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