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激光切割
Laserschneiden
Laserschneiden, auch Laserstrahlschneiden, bezeichnet das
Durchtrennen von Festkörpern mittels kontinuierlicher oder
gepulster Laserstrahlung durch Materialablation. Nahezu jede Art
von Werkstoff, beispielsweise Metalle, Dielektrika und organische
Materialien können nach dem Stand der Technik mit Laserstrahlung
geschnitten werden. Dabei müssen die Parameter der Laserstrahlung,
wie Wellenlänge, mittlere Leistung, Pulsenergie und Pulsdauer der
Applikation entsprechend angepasst werden. Der mikroskopische
Abtragsmechanismus und die thermischen Effekte werden dabei im
Wesentlichen von der Pulsdauer und der Bestrahlungsstärke
bestimmt.
激光切割又称激光束切割,是指通过材料烧蚀,通过连续或脉冲激光辐射对固体进行切割。几乎任何类型的材料,如金属,电介质和有机材料,都可以根据现有技术用激光辐射切割。激光辐射的参数,如波长、平均功率、脉冲能量和脉冲持续时间,必须相应地进行调整。微观消融机理和热效应基本上由脉冲持续时间和辐照度决定。
Das Verfahren wird dort eingesetzt, wo komplexe Umrisse
(zwei- oder auch dreidimensional), eine präzise, schnelle
Verarbeitung (typisch 10 m/min, aber auch bis über 100 m/min[2]),
die Herstellung dreidimensionaler Durchbrüche (auch an schlecht
zugänglichen Stellen) oder/und eine berührungslose, nahezu
kraftfreie[3] Bearbeitung gefordert sind. Gegenüber alternativen
Verfahren wie etwa dem Stanzen ist das Laserschneiden bereits bei
sehr niedrigen Losgrößen wirtschaftlich einsetzbar.
该工艺用于需要复杂轮廓(二维或三维)、精确、快速加工(通常为10米/分钟,但也高达100米/分钟以上[2])、生产三维突破(即使在难以到达的地方)和/或非接触式、几乎无力[3]加工的地方。与冲孔等替代工艺相比,即使在非常低的批量下,激光切割也可以经济地使用。
Um die Vorteile des Laserschneidens mit denen des Nibbelns
und Stanzens zu kombinieren, bieten die Hersteller auch kombinierte
Maschinen an, die sowohl Operationen mit dem Stanzkopf als auch das
Auslasern beliebiger Konturen ermöglichen.
为了将激光切割的优势与啃咬和冲孔的优势相结合,制造商还提供组合机器,允许使用冲孔头和激光切割任何轮廓。
Zum Einsatz kommen fokussierte Hochleistungslaser, meist
der CO2-Laser (ein Gaslaser) oder auch zunehmend Nd:YAG-Laser
(Festkörperlaser) sowie die effizienteren, gut fokussierbaren
Faserlaser.
使用聚焦高功率激光器,通常是CO2激光器(气体激光器)或越来越多的Nd:YAG激光器(固态激光器)以及更高效,可聚焦良好的光纤激光器。
///////////////////////////////////////////////////扩展阅读
CO2激光器的未来与主要应用场景
2021-04-25 09:29来源:广州特域机电发文
二氧化碳(CO2)激光器由C.Kumar
N.Patel于1964年在贝尔实验室发明,它又可叫做玻璃激光管,是目前连续输出功率较高的一种激光产品,广泛应用于纺织、医疗、材料加工、工业制造等领域,尤其是在包装喷码,非金属材料切割,医疗美容等行业有着独特的应用。
CO2激光器技术至1980年代基本成熟,在后面二十多年里广泛应用于工业加工,包括金属切割、各种材料打标、雕刻,以及在汽车、造船和航空航天等的焊接、熔覆加工等。目前工业用的CO2激光器波长主要为10.64μm,输出为红外光。它的电光转换效率普遍能达到15%至25%,对比固体YAG激光器已经有不错的优势;它的波长范围决定光束能够很好让钢铁金属、有色金属、贵金属、非金属等多种材料吸收,其适用材料范围比光纤激光器还要广。
由于当前激光加工,最重要的开发应用仍然是金属材料加工,自2010年以来的光纤激光器在国内外掀起了热潮,特别是在金属加工上取代部分CO2切割的市场。这给一些人带来很大的误导:那就是CO2激光器过时了,作用不大了。其实这种想法是大错特错的。
CO2激光器作为技术最成熟、最稳定可靠的光源类型,在工艺开发上也是非常成熟的,即便是今天,在欧洲、美国仍然看到CO2激光的许多应用。许多天然和合成材料在CO2激光器跨越的9-12μm光谱范围内具有强的特征吸收,所以在材料处理和光谱分析中有许多机会。CO2激光器的的光束属性决定了其仍然会有独特的应用潜力。本文主要介绍CO2的几种常见应用。
金属材料加工
在连续光纤激光器流行以前,金属板材加工基本上是高功率CO2激光器一统天下,曾记得在2012年某展会上,已经有厂家隆重发布4KW的CO2切割机,可切割板材厚度超过20mm,一时间震撼业界。如今时过境迁,动则采用万瓦级光纤激光器切割超厚板材,在钢板切割上,确实CO2切割已被光纤切割替代了大部分,但不代表它已经消失,目前包括大族激光智能装备、普睿玛智能、大族粤铭、百盛激光、奔腾楚天等一些厂家还可以提供金属CO2切割机,还有切管机,以供客户选用。
光纤激光由于其较细的光斑易于切割,但在焊接方面成为其缺点。特别是厚板材连接,高功率的CO2激光器比光纤激光器更有优势。尽管几年前人们开始采用光束摆动克服光纤激光的缺点,但是仍然比不过CO2激光光束。在欧洲的客中客车、德国的迈尔造船厂等许多厚板加工上,早就是CO2激光的应用了。
除了钢铁材料焊接,近些年像铬锰合金钢以及铝合金等不好焊接的材料也开始出现,这些材料有的熔点高,有的对光的反射率高,这样就要求了焊接时的激光功率较高。比如国内的奔腾楚天就在2015年研发了6KW的CO2激光焊接系统,并成功交付给中车使用。
特殊领域定制应用
CO2的光束性质为其的定制特殊领域应用提供了很大的可能性,比如聚合物、塑料、陶瓷的加工。CO2激光器对ABS、PMMA、PP等聚合物材料可实现高速切割。采用先进的CO2激光器,经过优化光学模式和光路设计,形成更完美的光斑,可减少热影响区域,切割出高品质的手机薄膜产品(PET保护膜、显示面板)。CO2激光切割技术的特有优势,使之比UV激光切割技术更适合薄膜精密切割,也更能满足IT业精密加工的需要。
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