激光是激光设备的心脏,对激光切割的质量起着决定性的作用。一个好的激光器应该有理想的模式,稳定的功率和其他的要素。激光有很多种,可以从不同的角度来定义。从激发介质来区分,大致可以分为固体激光和气体激光,它们分别使用不同的固体或气体作为介质,如最早的激光是使用红宝石作为介质。目前用于激光切割的激光器主要是二氧化碳激光器,其次是YAG激光器。YAG激光器具有光电转换效率高、体积小的特点,但由于其能量泵浦源损耗快、维护成本高,应用受到很大限制。采用二氧化碳激光,比较容易获得理想的激光模式和高能量,再加上性能稳定,停机时间短,因此被广泛应用于各种材料的切割。
第一:激励模式。
二氧化碳激光是利用电极激发二氧化碳气体产生激光,根据金属电极的安装位置可分为直流激励和射频激励。
二:激光频率。
激光输出分为脉冲输出和连续输出,用于切割和焊接的激光主要采用脉冲输出,脉冲频率主要影响切割速度和缺口粗糙度,要得到高速切割,高频是必不可少的。目前,大多数厂家生产的二氧化碳激光频率在5000Hz以内。
三:光束发散角。
严格地说,光束发散角不属于激光部分,但由于激光的模式对远场发散角有很大的影响,我们在这里一起讨论。光束发散角对切割质量的影响主要体现在切割的宽度和坡度上。发散角越小,切割宽度越窄,坡度越小,质量越高。
四:激光模式。
它是衡量激光质量的重要指标之一。可分为单模态、基本模态和多模态。基本模式是TEM00模块,它在X轴和Y轴上的指数都是0,所以它是一个理想的点。采用TEM00模式的激光由于其在切割过程中的小光斑,可以获得最小的光束直径、最小的狭缝和更快的切割速度。但是,该多模在XY方向上是非零折射率,光束质量较差。一般只用于焊接,不用于切割。
五:激光功率。
包括峰值功率、能量稳定性等因素。切割功率不同的金属板材可以切割厚度不同的,以4KW激光为例,它可以切割20mm厚的碳钢板,或者15mm厚的不锈钢,10mm厚的铝合金;而5KW以上的激光可以切割25mm厚的碳钢,不锈钢可达20mm。功率的另一个指标是功率的稳定性,优秀的切割质量必须贯穿始终。长期生产也是对激光的一个非常重要的测试。由于电极烧蚀,直流激励激光在长期工作状态下功率下降。另外,一些激光器的真空泵和涡轮泵都是用润滑油润滑的,这导致了激光谐振腔的污染,缩短了激光器的寿命。