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    鈑金百科

    三種主要的激光切割器

    鈑金百科 2019-05-12

    自60年代以來,激光切割一直存在,但現在由于其在工業過程中的使用日益增加而具有相關性。這種非接觸式工藝使用恒定的光束來產生熱量和壓力,然后隨著切割頭在材料表面上移動而精確地重塑/扭曲各種材料。激光技術具有多種功能,包括切割,鉆孔和雕刻,具體取決于激光的強度,激光束所用的主要成分材料及其作用的材料。激光切割是制造鈑金零件的最主要工藝之一。

    每個激光器都提供連續波長,可用于多種用途。有三種類型的激光器:CO2(氣體激光器),光纖激光器和Nd:YAG或Nd:YVO(釩酸鹽晶體激光器)。每個都使用不同的基礎材料,用氣體混合物電氣激勵或通過物理二極管。


    CO2激光器

    CO2激光器通過充滿氣體混合物的管子發電,產生光束。這些管的兩端都有鏡子。其中一個鏡子是完全反射的,另一個是局部的,讓一些光通過。氣體混合物通常是二氧化碳,氮氣,氫氣和氦氣。CO2激光器在光譜的遠紅外范圍內產生不可見光。

    對于工業機器而言,功率最大的CO2激光器可達到多千瓦,但這些都是例外。典型的加工CO2激光器功率為25至100瓦,波長為10.6微米。

    這種類型的激光最常用于木材或紙張(及其衍生物),聚甲基丙烯酸甲酯和其他丙烯酸塑料。它也適用于皮革,織物,壁紙和類似產品。它還被用于加工奶酪,栗子和各種植物等食品。

    CO2激光器通常最適合非金屬材料,盡管它們可以加工某些金屬。它通??梢郧懈钿X板和其他有色金屬薄板。人們可以通過提高氧含量來增強CO2束的功率,但是這對于沒有經驗的手或者不適合這種增強的機器來說可能是有風險的。

     

    光纖激光器

    這類機器是固態激光器組的一部分,并使用種子激光器。它們使用專門設計的玻璃光纖放大光束,這些光纖從泵浦二極管獲得能量。它們的一般波長為1.064微米,產生極小的焦點直徑。它們通常也是各種激光切割裝置中最昂貴的。

    光纖激光器通常免維護,使用壽命至少為25,000激光小時。因此,光纖激光器具有比其他兩種類型更長的生命周期,并且它們可以產生強而穩定的光束。它們可以管理比具有相同平均功率的CO2激光器高100倍的強度。光纖激光器可以是連續光束,準脈沖或提供脈沖設置,從而賦予它們不同的功能。一種子類型的光纖激光器系統是MOPA,其脈沖持續時間是可調節的。這使得MOPA激光器成為最靈活的激光器之一,可用于多種應用。

    光纖激光器最適合通過退火,金屬雕刻和標記熱塑性塑料進行金屬標記。它適用于金屬,合金和非金屬,甚至包括玻璃,木材和塑料。光纖激光器,取決于功率,可以非常通用,并處理大量不同的材料。在使用薄材料時,光纖激光器是理想的解決方案。然而,對于超過20毫米的材料來說情況就不那么嚴重了,盡管可以使用超過6千瓦的更昂貴的光纖激光機可以解決這個問題。

     

    Nd:YAG / Nd:YVO Lasers

    晶體激光切割工藝可以是nd:YAG  (釹摻雜的釔鋁石榴石),但更常見的是它們傾向于使用nd:YVO  (釹摻雜的正釩酸釔,YVO4)晶體。這些裝置具有極高的切割能力。這些機器的缺點是價格昂貴,不僅因為它們的初始價格,而且因為它們的預期壽命為8,000到15,000小時(Nd:YVO4通常具有較低的壽命)并且泵浦二極管可以凈化非常高的價格。

    這些激光器的波長為1.064微米,適用于醫療,牙科,軍事和制造等各種應用。當比較兩個Nd:YVO表現出更高的泵吸收和增益,更寬的帶寬,更寬的泵浦波長范圍,更短的上部壽命,更高的折射率和更低的導熱性。在連續操作方面,Nd:YVO在中等或高功率情況下具有與Nd:YAG總體相似的性能水平。然而,Nd:YVO不允許脈沖能量與Nd:YAG一樣高,并且激光壽命持續較短的時間。

    這些可以與金屬(涂層和非涂層)和非金屬(包括塑料)一起使用。在某些情況下,它甚至可以加工一些陶瓷。Nd:YVO4晶體結合了高NLO系數晶體(LBO,BBO或KTP),可將輸出從近紅外頻移到綠色,藍色甚至紫外線,從而為其提供了大量不同的功能。

    由于尺寸相似,釔,釓或l離子可以用激光活性稀土離子代替,而不會強烈影響產生光束所需的晶格結構。這保留了摻雜材料的高導熱率。

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