可变模激光器能解决钣金切割的哪些难题？

2019-05-23 08:31

厚碳钢切割

用氧气切割低碳钢时，在有效的光束质量范围内，切割速度没有太大的差别，但在质量上有很大改变。当使用较低的光束质量（5.8 mm．mrad）时，切边质量和加工窗口显著提高。特别是厚碳钢而言（20 mm），低光束质量切面的平均粗糙度（Rz）＜ 30μm。光束质量越高，切割边缘越粗糙、越不稳定。

此外，实验表明，采用低光束质量的切削比采用较高光束质量的切削温度要低得多。例如，当用3kW激光切割20mm低碳钢时，在其他参数不变的前提下，高光束质量（3.2 mm.mrad）的试样达到190°C，对于相同的切割端面，低光束质量（5.8 mm.mrad）的试样只有110°C。更低的加工温度也能产生更低的端面粗糙度。

而在提高边缘质量的同时，低碳钢还可以切割出更细、更高的纵横比。如图4所示，3kW variMODE激光器在20mm的低碳钢上切割2.5mm宽的连杆形状，光束质量为5.8 mm.mrad，切割速度为0.7m／min。

图4：20mm碳钢窄切功能

使用可变模激光器的另一个好处是：不同的光束质量可分别用于穿孔和切割。要保证切割端面的光滑，在切割开始之前，需要在金属板上进行穿孔，对氧气切割而言这点尤为重要。脉冲激光可以提高穿孔质量，但对厚碳钢而言则需要花费很长的穿孔时间。如果采用更高的光束质量，穿孔时间则可以明显的降低。

图5、6为厚碳钢穿孔测试。从结果可见，使用variMODE激光器，可以用高光束质量穿孔，获得更快、更高质量的孔，然后切换到光束质量较低的孔进行切割。这一过程也得益于variMODE激光器的快速光束质量切换开关，同时还能避免切割过程中出现停顿，保证加工的流畅性。

图5：高光束质量穿孔

图6：低光束质量穿孔

总结

与光束质量固定的激光器相比，可变光束质量的激光器用于钣金加工具有明显的优势。在相同的激光功率下，光束质量可变的激光系统性能优于固定光束质量的系统。当设置为高光束质量时，不锈钢熔化切割速度显著提高；而当设置为较低光束质量时，厚碳钢的切削速度相同，但由于工件温度较低，端面质量得到了改善，还可以进行窄轮廓的切割。

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