整形激光束以获得最佳切割效果

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      尽管看起来很复杂,但光滑的激光切割边缘的配方并没有太多成分。您有辅助气体,可以是氧气或氮气。然后,您便拥有了光束本身。这包括光束的吸收特性,或特定材料吸收特定激光波长的程度。

      当然,如果不能将其快速准确地移动到正确的位置,那么世界上最优化的激光束将不会有效。但是,简单地“移动”激光束所涉及的不仅仅是找到从A点到B点的最佳路径。沿着切割或焊接路径,是否可以以提高质量和效率的方式移动激光束?在这里,振镜可能起着越来越重要的作用。

      最近,扫描光学器件已将光束定向以切割(或更准确地说是烧蚀)非常薄的材料,通常为0.5 mm或更小。激光是在弗劳恩霍夫(Fraunhofer)研发的,几乎瞬时移动,以烧蚀或蒸发切缝中的材料。如果您使用的是0.01至0.10毫米之间的极薄箔片,则激光可以一次消融切口。对于较厚的工件,激光束需要经过多次。无论如何,用肉眼看,扫描光学器件如此迅速地驱动激光,切割几乎可以瞬间完成。

      如果没有切割头喷嘴靠近工件,则远程激光束切割无法利用辅助气体排出熔融材料。它依靠消融来形成切缝。对于大多数厚度超过0.5毫米的材料,这使该工艺不可行。

 

      考虑到这一点,您可能会认为激光扫描光学器件对较厚的材料的使用将受到限制。但是早在2008年,弗劳恩霍夫研究人员就提出了另一种想法。

动态光束整形

      机械师的工具室配有各种形状和尺寸的铣削和车削刀具。每个工具组件,包括工具主体以及切削刀片的数量和方向,在某些机加工操作中效果更好,而在另一些机加工条件中效果更差,这取决于要切削的几何形状和手头的工件。

      在钣金激光切割领域,激光切割机操作工的确会改变焦点和(在某些机器上)光束直径以达到最佳切割边缘。但是与机械师选择切割工具不同,典型的薄板和平板激光切割操作中的激光技术人员无法显着改变光束的形状。

      多年来,业界一直在努力控制光束特性,以更好地适应特定的应用。但是在2008年,弗劳恩霍夫大学(Fraunhofer)的一些激光切割机研究人员开始不再关注激光束的特性,而是着眼于如何利用扫描光学器件移动光束。这种光学器件已经被用来使光束快速移动很远的距离,但是它们是否可以在切割或焊接路径本身中以微小的模式振荡光束呢?如果它们能够以较小的模式足够快地振荡光束,那么光束的新“形状”会改善加工特性吗?

      我们能够减少切削刃的表面粗糙度,减少浮渣,而且,如果我们选择正确的参数,我们甚至可以提高切削速度,”弗劳恩霍夫激光烧蚀和切割部门负责人安德烈亚斯·韦齐格(Andreas Wetzig)说。德累斯顿材料与梁技术研究所。

      我们不会以任何方式操纵光束特性。我们基本上只是非常快地移动光束,我们拥有许多自由度。我们可以修改振荡频率。我们可以平行于切割方向前后移动光束,并且可以垂直于切割方向振动光束。

      请注意,与传统的检流头相比,反射镜的振幅实际上很小。他补充说,尽管该系统使用了经过改进的振镜,以小而紧凑的方式移动光束,但系统中的所有其他组件(准直仪,聚焦透镜和盖玻片)都是现成的常规组件项目。研究人员还使用了传统的氮气辅助喷嘴。到目前为止,他们还没有解决碳钢的氧气切割问题。

      激光切割机研究人员可以自由地尝试多种图案,包括圆形,椭圆形和新月形。最后,他们发现垂直于切割方向的八字形花纹最适合切割厚的不锈钢