激光穿孔工藝如何利用脈沖增強技術

來源:    關鍵詞:脈沖激光, 飛博激光, 高功率,    發布時間:2019-12-21

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對激光切割而言,除少數情況下是從板材邊緣開始切割外,最初階段一般都必須先用激光在板材上穿一個小孔,然后再從小孔處開始切割。在厚板切割中,穿孔不好容易造成切割、加工不良。為了實現穩定穿孔,本文將對穿孔的加工特性進行說明。


穿孔方法目前基本分為兩種


脈沖穿孔

脈沖穿孔的原理是采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化,通常采用空氣或氮氣作為輔助氣體。每段脈沖激光都會產生小的微粒噴射,并逐步深入,直至穿透板材,因此厚板穿孔時間較長。


爆破穿孔

爆破穿孔的工作原理是材料經連續激光的照射后在中心形成一個凹坑,然后由與激光束同軸的氣流很快將熔融材料去除形成一個孔。孔的大小與板材厚度有關,爆破穿孔平均直徑通常為板材厚度的一半。對較厚的板材進行爆破穿孔,孔徑會較大且不圓,因此爆破穿孔通常需要在廢料區上進行。


對比這兩種穿孔方法:脈沖穿孔的穿孔質量要比爆破穿孔好,但由于穿孔時間長,脈沖穿孔成本要更高一些。為了降低脈沖穿孔的成本,提高穿孔效率,增強型脈沖技術的連續高功率光纖激光器:通過優化激光輸出,提供遠超額定平均輸出功率的脈沖峰值功率。

圖1常規脈沖輸出  增強脈沖輸出


通過對2000W常規脈沖穿孔和增強脈沖穿孔進行了碳鋼和不銹鋼穿孔測試,具體數據如下:

可以看出:5mm以上厚度的不銹鋼板材穿孔平均效率提升55%,10mm以上厚度的碳鋼板材穿孔平均效率提升80%。


對于高功率光纖激光器,通過提高脈沖的峰值功率,不僅可以縮短穿孔時間,提高穿孔效率,而且穿出來的上下孔直徑、熔渣淤積和熱影響區都較小。

圖4 使用2000瓦激光對10mm304不銹鋼進行穿孔對比(輔助氣體為氮氣)普通脈沖穿孔(左) ,增強型脈沖穿孔(右)


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