導(dǎo)讀: 隨著光纖激光器和光纖激光切割機(jī)價(jià)格的不斷下降和性能的不斷提升,光纖激光器已經(jīng)基本成為金屬鈑金切割的首要選擇。
隨著光纖激光器和光纖激光切割機(jī)價(jià)格的不斷下降和性能的不斷提升,光纖激光器已經(jīng)基本成為金屬鈑金切割的首要選擇。當(dāng)前用于金屬鈑金加工的光纖激光器大致可以分為兩類:
中功率光纖激光器,平均功率1200瓦以內(nèi)。絕大多數(shù)中功率光纖激光器產(chǎn)品是單模組光纖激光器,輸出的QBH光纜纖芯在15-50微米之間。
高功率光纖激光器,平均功率在1200瓦以上,某些廠商甚至推出12000瓦的高功率光纖激光器。由于單模組輸出功率的限制,絕大多數(shù)高功率光纖激光器產(chǎn)品是多模組光纖激光器,由多個(gè)單模組光纖激光器耦合到一個(gè)高功率激光合束器到QBH輸出端。輸出的QBH光纜纖芯一般在50-200微米之間。
這種劃分一方面是激光器廠商技術(shù)水平發(fā)展的成熟程度(當(dāng)前絕大部分激光器廠商只能提供最高1200瓦的單模組激光器),另一方面也是因?yàn)橐粋€(gè)長期以來的應(yīng)用誤區(qū):單模組光纖激光器因?yàn)橛捎诠獍哔|(zhì)量太好(高斯或者近高斯光斑模態(tài)),厚板切割能力弱!這個(gè)應(yīng)用誤區(qū)源自二氧化碳激光器金屬鈑金切割的常識(shí),但是隨著光纖激光器和相關(guān)應(yīng)用工藝的發(fā)展,單模組激光器不僅能夠在薄板加工是大大優(yōu)于多模組光纖激光器,而且在厚板切割等應(yīng)用上也媲美多模組光纖激光器。
以1500瓦光纖激光器為例,單模組1500瓦光纖激光器可以選配20微米或者50微米纖芯的QBH光纜,而多模組光纖激光器只能選配50微米或者100微米纖芯的QBH光纜。
表一:多種QBH輸出纖芯和焦點(diǎn)能量密度比較
從表一的比較可以看得到,因?yàn)榭梢赃x配更小纖芯的QBH光纜并且輸出光斑的BPP更小,同樣功率的單模組光纖激光器能夠提供更高的能量密度,所以在薄板加工單模組激光器優(yōu)勢(shì)明顯(更快的速度和更深的焊接溶深)。
表二是幾款光纖激光器切割性能的比較:單模組1500瓦光纖激光器配50umQBH;多模組1500瓦光纖激光器配50umQBH光纜;多模組2000瓦光纖激光器配50umQBH光纜。
表二:多種光纖激光器切割性能比較
表二的比較很清晰的顯示6毫米以內(nèi)的薄板切割,單模組1500瓦光纖激光器大大優(yōu)于多模組1500瓦光纖激光器,接近甚至超越2000瓦多模組光纖激光器的性能。6毫米以上的厚板,單模組1500瓦也優(yōu)于多模組1500瓦光纖激光器,比2000瓦多模組光纖激光器稍差。
圖一是1500瓦光纖激光器切割16毫米碳鋼的端面圖。我們會(huì)在系列文章的寫一篇介紹任何進(jìn)一步優(yōu)化單模組激光器和匹配的切割頭從而在10毫米以上的厚板加工取得媲美甚至超越多模組光纖激光器的性能。