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光纖激光切割技術的新靈活性

時間:2019-08-22閱讀數:1978字號: 縮小━ 默認? 放大?

光纖激光切割機已成为金属加工行业中金属板材切割的首选技术。与之前的切割技术相比,光纤激光切割技术能够提供无与伦比的生产率,精度和成本效益。

話雖如此,光纖激光切割技術還有改進的余地。目前在制造車間中使用的許多系統配備有光纖激光器,其産生特定尺寸的光束寬度,限制了它們的靈活性。例如,當早期的光纖激光器出售時,它們主要用于切割薄金屬板;激光束的小光斑尺寸比CO2激光産生的光束提供了更多的聚焦能力,並且通過薄規格快速切片,但是與較厚的金屬一起掙紮。隨著可能改變激光器光斑尺寸的手動和自動系統的出現,這種情況發生了變化,但這些系統具有複雜的切割頭,這引起了一些人對可靠性的疑問。

公司相信它已開發出新一代光纖激光技術,可滿足光束點尺寸靈活性的要求,而無需考慮切割頭。據該公司官員稱,這一突破可以直接從光纖激光器快速調整光斑尺寸,使用單個激光光源優化切割各種材料和厚度。

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激光切割是如何得到的
CO2激光器爲早期激光切割工具提供動力。這些激光器使用充放電的管子通過放電産生激光,成爲21世紀初晶圓廠的主力。然而,CO2激光器相對較大,效率低且易碎,並且需要定期維護和昂貴的消耗品。此外,鏡子和吹掃束管的複雜系統易受汙染,未對准和環境條件變化(例如溫度和振動水平)的影響。盡管如此,CO2激光器仍然被用于切割厚金屬,因爲它們提供了良好的邊緣質量。

20世纪90年代出现了灯泵浦Nd:YAG激光器。它们使用固态增益介质(掺有钕,稀土元素的结晶YAG棒),无需使用可消耗的气体。然而,Nd:YAG棒通过宽带弧光灯通电,该光学灯效率低且产生大量废热。 Nd:YAG激光器的近红外波长(~1μm)允许光束通过光纤(引导光线的细玻璃束)传递到工艺头,从而消除了光纤外部的自由空间光束传输。激光腔。

在20世紀90年代後期,半導體(二極管)激光器開始取代燈作爲Nd:YAG激光器的泵浦源,完成了向全固態激光器的過渡。二極管泵浦固態(DPSS)激光器有效地將電能轉換爲光功率,從而提供比燈泵浦激光器更高的淨效率,同時降低了對電力和冷卻的需求。稀土摻雜光盤是作爲固態增益介質的替代幾何形狀而開發的,能夠比Nd:YAG棒更有效地進行熱管理,並進一步擴展到更高的功率。盡管激光腔仍然由自由空間光學器件組成,但DPSS激光器與處理頭的光纖傳輸兼容。

同樣在20世紀90年代,稀土摻雜光纖成爲光通信的新增益介質。光纖激光器具有獨特的實用性和可靠性,因爲它們不需要自由空間光學元件,如鏡子。二極管泵浦源通過光纖傳輸到增益介質。腔由光纖構成,並且由于激光束在光纖內産生,因此自然支持光纖傳輸。纖維增益介質的大表面積與體積比能夠實現有效冷卻。


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光纖激光器因其獨特的特性而脫穎而出:

激光腔內部或外部沒有自由空間光學器件(直到工藝頭)
一個密封,無對齊的光路,消除了降級和故障模式的可能性
高插壁效率,最大限度地降低了功率和冷卻要求
高光束質量,不受環境條件和光功率水平的影響
無需日常維護,消耗品或校准
光纖激光切割技術的現狀
上述討論解釋了爲什麽光纖激光器提供最佳的效率,可靠性和操作成本,但金屬切割速度和邊緣質量又如何呢?在這裏,情況更複雜。

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