高亮度、高功率的固體激光光源——光纖激光器在金屬切割中得到了展現(xiàn)出了他得天獨厚的優(yōu)勢，充分的證明他在金屬切割中的潛力，隨著這些優(yōu)勢的不斷開發(fā)和不斷得到個商家的認可，光纖激光切割機逐漸打開了金屬切割的市場，應(yīng)用的面積也更加廣泛，逐漸取代傳統(tǒng)切割和CO2激光切割機的份額，逐漸成為市場的寵兒。
正是在這種市場迫切需求的前提下光纖激光切割機的技術(shù)不斷的完善，逐漸開發(fā)出新型技術(shù)，而近期國外的一項新概念技術(shù)悄然上線，并成功取得合作項目，即利用單模光纖激光器進行激光切割。
從合作的項目表明利用單模光纖激光切割的模式相比于光纖激光切割和CO2激光切割，其切割過程中的速度更快、效果更佳明顯，而且在成本上更佳低廉。這種技術(shù)正在日趨成熟的階段，預(yù)計在合作項目之后技術(shù)能夠形成一定水準可以在商業(yè)水平的要求下制造出產(chǎn)品并且銷售。那么這種單模激光切割的模式到底具備怎樣的特點，又有哪些優(yōu)勢？本文將一一揭開，解析其切割的巨大潛力。
一、切割方式
利用新型單模光纖激光切割，其獨特的光束形狀，即使在沒有同軸輔助氣體，熔體也會沿著入射激光束相反的方向流出切口。因此這種技術(shù)比氣體遠程激光切割更加有效的將熔融物去除，其應(yīng)用的前景更加廣泛。
二、定制光束形狀
與普通光纖激光器采用單束圓形激光束的傳統(tǒng)切割模式相比，新型的單模光纖激光切割采用復(fù)雜的激光光束形狀。利用大功率單模光纖激光器獨特的聚焦性，產(chǎn)生復(fù)雜的光束形狀，從整體的激光能量中分出一部分，以便創(chuàng)建出一個“匙孔”，應(yīng)用到激光切割，激光焊接和激光打標(biāo)中；另外一部分的能量作用到熔體。值得一提的是新型的切割模式采用蒸汽壓力作用于熔體材料表民，這種氣體壓力遠遠高于同軸氣體噴射出的壓力。利用這種切割模式切割出來的切口非常狹窄，不會產(chǎn)生毛邊，并且可以在狹窄的輪廓中高速切割，切割出高質(zhì)量工件。
三、光束整形
單模光纖激光切割的技術(shù)核心是光束整形，且可以通過不同的方式實現(xiàn)。例如：設(shè)計一個配有單模光纖激光器的系統(tǒng)。通過光束組合結(jié)構(gòu)——而不是把所有的單模傳輸光束匯入一條大的傳輸光纖中，就能將這些光束傳輸?shù)角懈铑^，正如用于大功率多模光纖激光器配置。
應(yīng)用一個單模光纖激光源。采用一種先進的光學(xué)系統(tǒng)與一個特別設(shè)計的人工全息圖（也稱為衍射光學(xué)器件），將輸入激光束轉(zhuǎn)換為輻射模式，以便優(yōu)化給定的激光切割工藝。由于光束模式是非對稱的，衍射光學(xué)器件必須根據(jù)實際切割方向轉(zhuǎn)動，如圖所示。
原理圖：采用定制激光束模式的遠程激光切割系統(tǒng)
四、采用定制激光束模式的遠程激光切割系統(tǒng)
關(guān)于強激光產(chǎn)生蒸汽壓力的機制，早在幾十年前激光鉆孔和匙孔穿透型激光深熔焊接時就為人所知，局部的蒸汽壓力是穿透性鉆孔的驅(qū)動機理，并且用于產(chǎn)生和保持焊接中的匙孔。匙孔穿透型激光切割有20年的歷史，當(dāng)年一群科學(xué)家在弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所研究采用CO2激光器對鈑金做高速切割。然而，用CO2激光器進行匙孔激光切割僅限于非常薄的板材，這是由于匙孔中形成強大的等離子體，這也在高功率CO2激光焊接中出現(xiàn)。
高亮度光纖激光器的聚焦性能及其波長，使得這類激光器能夠在厚板上進行匙孔切割，在切割過程中光纖激光器比CO2激光器的切割速度要快很多。因為可以更有效率地將熔化物從切割前沿的中心線除去，匙孔切割比通常的激光切割更高效；在前者的加工過程中，被熔化的材料會在激光束的前方流下去。這使得熔融層厚度更薄，因而確保從熔融表面能夠有效地傳導(dǎo)熱量，表面的熔體前沿吸收了激光，而且需要能量以熔化更多的材料。然而，在匙孔切割中，激光束周邊的熔融流體會引發(fā)質(zhì)量問題。熔化物從切割側(cè)邊流走，這將使切割質(zhì)量惡化，因為光纖激光器切割速度很快，但當(dāng)切厚度增加時，切割質(zhì)量并不高。
在典型的激光切割和先進的匙孔切割中，同軸氣體輔助方式是清除熔融物的唯一動力；切口必須放大，以便減少通過切口處的壓力。這里，激光輻照所得到的壓強更大，并且在整個切口處都經(jīng)受著巨大的壓力。因此，能夠完全根據(jù)光路限制來設(shè)計定制激光束的新方法，它能切割出比采用先進激光切割方式下更狹窄的切口。#p#分頁標(biāo)題#e#
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