新能源產業*廣泛(fàn)的應(yīng)用激(jī)光焊(hàn)接(jiē)，激光切割是使(shǐ)用(yòng)最多，對激(jī)光的(dí)指標要(yào)求也是多(duō)種多樣(yàng)的，我(wǒ)們之前(qián)的(dí)一(yī)篇(piān)文章(zhāng)著重介(jiè)紹了(liǎo)激光(guāng)焊(hàn)接(jiē)，此(cǐ)篇(piān)文章我(wǒ)們接下來會詳細介紹一(yī)下激光切割以及其重要(yào)參數(shù)的(dí)檢測方法。

原理介紹(shào)：

激(jī)光(guāng)切割簡單(dān)的說就(jiù)是利(lì)用經(jīng)聚(jù)焦(jiāo)後的(dí)高(gāo)功(gōng)率高密度的激光(guāng)束(shù)照射工件，使被(bèi)照射(shè)處的材料熔(róng)化，氣化，或(huò)達到(dào)燃點，同時與(yǔ)光束(shù)同軸的氣流吹(chuī)掉熔(róng)融物(wù)質，實(shí)現割(gē)開(kāi)工件(jiàn)的一(yī)種加(jiā)工方法。激(jī)光(guāng)切割分(fēn)為(wéi)以(yǐ)下(xià)幾種(zhǒng)方(fāng)式(shì)：

1. 激光(guāng)熔(róng)化(huà)切割(gē)

在(zài)激光熔化(huà)切(qiē)割(gē)中，工件被局部(bù)熔化(huà)後借助氣流(liú)把(bǎ)熔化(huà)的材(cái)料(liào)噴射出去(qù)。因(yīn)為材料(liào)的(dí)轉移隻發生在(zài)其液(yè)態(tài)情況(kuàng)下，所以該過程被稱作激光熔(róng)化切(qiē)割(gē)。激(jī)光光(guāng)束配上高純惰(duò)性(xìng)切割(gē)氣體促(cù)使(shǐ)熔(róng)化的(dí)材料離(lí)開割(gē)縫(féng)，而(ér)氣(qì)體本身不參(cān)於(yú)切(qiē)割(gē)。

· 激光(guāng)熔(róng)化切(qiē)割可以(yǐ)得(dé)到(dào)比(bǐ)氣化切割更高(gāo)的切割速度。氣(qì)化所需的(dí)能量通常高(gāo)於(yú)把(bǎ)材料熔化(huà)所需(xū)的能(néng)量(liáng)。在激光熔化(huà)切(qiē)割(gē)中，激(jī)光光(guāng)束隻被部(bù)分吸收。

· 最(zuì)大(dà)切割速(sù)度隨著激(jī)光(guāng)功率(shuài)的增(zēng)加而增(zēng)加，隨(suí)著板材(cái)厚度的(dí)增(zēng)加和材(cái)料熔化溫度的增(zēng)加(jiā)而(ér)幾(jī)乎反比例地減小(xiǎo)。在(zài)激光(guāng)功(gōng)率(shuài)一定的(dí)情(qíng)況(kuàng)下(xià)，限(xiàn)製因數就是割縫(féng)處(chǔ)的(dí)氣(qì)壓和材(cái)料的熱(rè)傳(chuán)導率(shuài)。

· 激光熔化切割(gē)對於鐵製材料和(hé)鈦金屬可以得(dé)到無氧化切口。

· 產生熔化但不到(dào)氣化(huà)的(dí)激光(guāng)功(gōng)率密度(dù)，對(duì)於(yú)鋼材(cái)料來(lái)說(shuō)，在 10^4W/cm2～10^5W/cm2之間。

2. 激(jī)光(guāng)火焰切(qiē)割(gē)

激(jī)光(guāng)火焰切割(gē)與激光熔化切(qiē)割的(dí)不同之處(chǔ)在於(yú)使用(yòng)氧氣作(zuò)為(wéi)切(qiē)割(gē)氣體。借(jiè)助(zhù)於氧氣(qì)和加(jiā)熱(rè)後的金屬之間(jiān)的相互作(zuò)用，產(chǎn)生(shēng)化(huà)學(xué)反應使材(cái)料(liào)進一(yī)步(bù)加(jiā)熱(rè)。由於此(cǐ)效應(yīng)，對於(yú)相同厚度的(dí)結(jié)構(gòu)鋼，采(cǎi)用(yòng)該(gāi)方法可得(dé)到(dào)的切(qiē)割速(sù)率(shuài)比(bǐ)熔(róng)化切(qiē)割(gē)要(yào)高(gāo)。另一方(fāng)麵，該方法和熔(róng)化(huà)切割(gē)相(xiāng)比(bǐ)可能切口質(zhì)量更(gēng)差。實(shí)際(jì)上它(tā)會(huì)生(shēng)成更寬的割(gē)縫，明顯的(dí)粗糙(cāo)度(dù)，增(zēng)加的熱影響(xiǎng)區和更差的邊緣質量。

· 激光(guāng)火焰切(qiē)割在加工精密(mì)模(mó)型和(hé)尖(jiān)角時是不好的（有(yǒu)燒掉尖(jiān)角的(dí)危險）。可以(yǐ)使(shǐ)用(yòng)脈衝(chōng)模式(shì)的激光(guāng)來(lái)限製(zhì)熱影響。

· 所用的(dí)激光功(gōng)率決(jué)定切割速度。在激光功率一(yī)定(dìng)的情況下(xià)，限製因(yīn)數(shù)就(jiù)是氧(yǎng)氣的供(gōng)應和材料的(dí)熱傳導(dǎo)率(shuài)。

3. 激光氣化(huà)切割

當(dāng)激光功率(shuài)足夠高時，材料在割(gē)縫處(chǔ)會(huì)發生(shēng)氣化而與(yǔ)主(zhǔ)材料(liào)分離(lí)，從而(ér)達到(dào)加(jiā)工目(mù)的。此情(qíng)況需要非常(cháng)高(gāo)的激光(guāng)率(shuài)。此(cǐ)外，為(wéi)了防(fáng)止材料(liào)蒸氣冷(lěng)凝(níng)到割(gē)縫壁(bì)上，材料(liào)的(dí)厚(hòu)度一定不要(yào)大大超(chāo)過激(jī)光(guāng)光(guāng)束的直(zhí)徑(jìng)。該加工因而隻適合(hé)於應(yīng)用(yòng)在必(bì)須避(bì)免(miǎn)有熔化(huà)材(cái)料排除(chú)的(dí)情況下。該(gāi)加(jiā)工(gōng)實際上(shàng)隻用(yòng)於(yú)鐵基合金很小(xiǎo)的使用(yòng)領域(yù)。

關鍵參(cān)數介紹：

激(jī)光切割要想實(shí)現設計(jì)的目的(dí)，有很多(duō)關(guān)鍵點(diǎn)需要(yào)特別注意(yì)，這些(xiē)關鍵點(diǎn)的(dí)一些參數需要先(xiān)弄清楚其根(gēn)本(běn)意(yì)義，然後(hòu)再(zài)根據實際情況(kuàng)進(jìn)行(háng)調(tiáo)整(zhěng)，最(zuì)終才(cái)能達(dá)到針(zhēn)對(duì)不同材(cái)料的(dí)切割目標(biāo)。如果一(yī)些(xiē)參數的關鍵點(diǎn)設(shè)置不(bù)對(duì)，即使(shǐ)有很高的(dí)激光功率也不一定(dìng)能(néng)夠(gòu)達(dá)到設(shè)計目(mù)的。此外需要(yào)強調一(yī)點，有(yǒu)些參數，例如激(jī)光功率(shuài)，並不是說激光(guāng)功率(shuài)越(yuè)高越(yuè)好，如果關鍵參(cān)數(shù)設(shè)置恰當(dāng)，小功率可以(yǐ)達到(dào)大(dà)目的。

1.紅光指示

在激光切(qiē)割或雕(diāo)刻(kè)過(guò)程中(zhōng)，紅光(guāng)指示器扮(bàn)演著(zhuó)很重(zhòng)要(yào)的(dí)角色(sè)。它(tā)不僅(jǐn)能(néng)幫(bāng)助(zhù)我們快速定(dìng)位激光束的(dí)位置(zhì)，還(huán)能(néng)在(zài)調整過(guò)程中提(tí)供直(zhí)觀(guān)的視覺(jué)反饋。然而(ér)，紅(hóng)光的判斷(duàn)並(bìng)非(fēi)簡單直白，需(xū)要我們細心(xīn)觀(guān)察(chá)並掌握一定的技巧(qiǎo)。通(tōng)過(guò)仔(zī)細(xì)觀察紅(hóng)光(guāng)指(zhǐ)示(shì)，我們可(kě)以(yǐ)判斷出鏡(jìng)片(piàn)是否(fǒu)受到汙(wū)染，噴(pēn)嘴是否(fǒu)被堵(dǔ)塞，噴嘴是(shì)否有缺(quē)損(sǔn)以及(jí)噴(pēn)嘴(zuǐ)是否(fǒu)遮擋(dǎng)了(liǎo)光(guāng)綫(xiàn)。這(zhè)些判斷(duàn)對(duì)於(yú)激(jī)光(guāng)切(qiē)割(gē)或雕(diāo)刻過程(chéng)中(zhōng)的(dí)精確度(dù)至關重(zhòng)要。

2.噴嘴的挑(tiāo)選

在(zài)激(jī)光切(qiē)割(gē)或(huò)雕刻過程(chéng)中，噴(pēn)嘴的選擇(zé)至關重要(yào)。不(bù)同的噴嘴(zuǐ)類(lèi)型和尺寸會影(yǐng)響到切(qiē)割或雕刻(kè)的(dí)質(zhì)量和效率(shuài)。因此，在選擇(zé)噴嘴(zuǐ)時(shí)，我(wǒ)們需要(yào)根據具體(tǐ)的工藝(yì)需(xū)求和(hé)材料特性(xìng)來(lái)進行合理的挑(tiāo)選。噴(pēn)嘴(zuǐ)主要有(yǒu)單噴嘴(zuǐ)和雙噴嘴兩(liǎng)種(zhǒng)：

單噴切割(gē)        雙噴(pēn)切割(gē)

氧氣(qì)切(qiē)割(gē)時，我(wǒ)們(mén)通(tōng)常(cháng)選用(yòng)雙(shuāng)層噴(pēn)嘴，這種噴(pēn)嘴設(shè)計能夠(gòu)滿(mǎn)足氧(yǎng)氣切割(gē)的特殊需求(qiú)。而在(zài)氮(dàn)氣(qì)和(hé)空氣切割的情況(kuàng)下，單(dān)層噴(pēn)嘴(zuǐ)則更(gēng)為(wéi)常見(jiàn)。此外，板(bǎn)材的(dí)厚度對噴嘴(zuǐ)的選擇也有顯著影響(xiǎng)，板(bǎn)材越(yuè)厚，所(suǒ)需(xū)的(dí)噴嘴(zuǐ)孔(kǒng)徑就越(yuè)大。值得注意的(dí)是，噴(pēn)嘴的(dí)孔(kǒng)徑大(dà)小會直(zhí)接(jiē)影響到(dào)切(qiē)割(gē)縫(féng)的寬度(dù)，孔徑越大，切割(gē)縫也就(jiù)越寬。

3.切割速度

在(zài)合(hé)適的切割速度下，火花呈現豎直狀(zhuàng)態(tài)，並略(lüè)向(xiàng)前(qián)進(jìn)的反(fǎn)方向傾(qīng)斜(xié)，這(zhè)樣能(néng)確保良好的切(qiē)割(gē)效果。然(rán)而，當(dāng)切割(gē)速度(dù)過(guò)快時，火(huǒ)花會大(dà)幅(fú)向(xiàng)前進的(dí)反方(fāng)向(xiàng)傾斜，導致無(wú)法完*切(qiē)透，火(huǒ)花在(zài)板(bǎn)材上方噴濺，斷(duàn)麵粗糙，且可能(néng)出現斜條紋(wén)路(lù)和熔(róng)渣。相反，若(ruò)切割速(sù)度(dù)過慢，火(huǒ)花(huā)則會向前進方向傾(qīng)斜，引發過(guò)融(róng)現象(xiàng)，使切割(gē)斷麵同(tóng)樣變得粗糙，割縫變(biàn)寬(kuān)，尖角部分完(wán)*融化。

4.氣體(tǐ)要求(qiú)

無(wú)論是(shì)氧氣還是氮氣，其純度(dù)都必(bì)須達到99.5%以(yǐ)上(shàng)，以(yǐ)確保(bǎo)最佳(jiā)的切割效果(guǒ)。若使(shǐ)用(yòng)空氣(qì)進(jìn)行切(qiē)割，則需配備冷凍(dòng)式(shì)幹燥(zào)機和(hé)三級過濾(lǜ)裝(zhuāng)置(zhì)，以清(qīng)除(chú)氣路(lù)中(zhōng)的油和水，從(cóng)而保護(hù)鏡(jìng)片(piàn)不受(shòu)損害。此(cǐ)外(wài)，氧氣和氮氣(qì)的(dí)使(shǐ)用(yòng)壓力也需控製在一定範圍(wéi)內，以確(què)保切割過程的(dí)穩定(dìng)性(xìng)和安(ān)全(quán)性(xìng)。

5.焦點(diǎn)位置(zhì)及其應(yīng)用(yòng)

在(zài)切(qiē)割過程中(zhōng)，焦點(diǎn)位置(zhì)的選(xuǎn)擇至關重要(yào)。焦(jiāo)點(diǎn)位置(zhì)得當，能夠確(què)保切割效果良(liáng)好，避免出(chū)現(xiàn)各(gè)種問題(tí)。接(jiē)下(xià)來，我們將(jiāng)探討焦點位置及(jí)其(qí)在實(shí)際應用(yòng)中的重要性。

接(jiē)下來(lái)，我(wǒ)們將(jiāng)探討焦點(diǎn)位(wèi)置的變化對(duì)碳鋼(gāng)切(qiē)割的(dí)具體影響(xiǎng)：

三(sān)種(zhǒng)離焦情(qíng)況如下表(biǎo)

激光(guāng)切(qiē)割(gē)的一個很重要(yào)的(dí)應(yīng)用(yòng)就是(shì)厚碳鋼的(dí)切割，涉及到的(dí)氣體(tǐ)噴嘴(zuǐ)，激光功率，焦點位(wèi)置等重(zhòng)要(yào)參數，需(xū)要精細的調試才(cái)能(néng)達(dá)到(dào)我(wǒ)們設(shè)計(jì)要求(qiú)，尤(yóu)其是(shì)焦(jiāo)點位置(zhì)尤(yóu)為重(zhòng)要(yào)，不是說激光功率越(yuè)大(dà)越(yuè)好(hǎo)，功率太(tài)大(dà)可能會(huì)導致(zhì)殘渣(zhā)未能(néng)有(yǒu)效清(qīng)除(chú)而二(èr)次熔接，也可能導(dǎo)致切割(gē)表(biǎo)麵(miàn)極為粗糙(cāo)需(xū)要二次(cì)加工等(děng)等(děng)問(wèn)題，而(ér)合適選(xuǎn)擇(zé)焦點工作(zuò)位(wèi)置(zhì)，可以(yǐ)很大(dà)程度避(bì)免(miǎn)這(zhè)些問題且(qiě)不需(xū)要超(chāo)高(gāo)激(jī)光功率輸出，提(tí)高切割(gē)效率也可以(yǐ)節(jié)能減排！我(wǒ)們(mén)下(xià)麵針對(duì)焦(jiāo)點(diǎn)位置(zhì)的變化對碳鋼(gāng)切割(gē)的(dí)具(jù)體影響做進一(yī)步的(dí)討論：

激(jī)光切割(gē)應用舉(jǔ)例：

激光切割(gē)難點(diǎn)主(zhǔ)要(yào)在兩個(gè)方麵，第一個(gè)是需要高功率激(jī)光器(qì)，第二個(gè)是(shì)多維度(dù)運(yùn)動(dòng)控製(zhì)。其中對高功率激(jī)光(guāng)器的要求更(gēng)高，近(jìn)年(nián)來國內(nèi)在高功率(shuài)激光器(qì)的研製中取得了極(jí)為驚人的(dí)進(jìn)步(bù)，24年(nián)初(chū)國(guó)內各個激光(guāng)廠家紛(fēn)紛推(tuī)出(chū)了超(chāo)過(guò)100kW的光纖(xiān)激光器或(huò)者(zhě)激光(guāng)切(qiē)割設備。

其(qí)中大族首*套(tào)150kW超高(gāo)功率(shuài)激光切(qiē)割機(jī)交付，將特(tè)厚(hòu)不(bù)鏽(xiù)鋼(gāng)空氣(qì)切(qiē)割，特厚(hòu)碳鋼(gāng)氧氣負焦切(qiē)割(gē)厚度提(tí)升至400㎜以上。該(gāi)切割機(jī)還成功解(jiě)決了(liǎo)特厚(hòu)板(bǎn)的批(pī)量(liáng)穩定切(qiē)割難題(tí)。

150kW超高功率激光切(qiē)割機憑借(jiè)其高效率(shuài)，優(yōu)質切(qiē)割(gē)，高(gāo)材(cái)料(liào)利(lì)用率，低運(yùn)轉成本(běn)以及(jí)環(huán)保安(ān)全等(děng)特(tè)點，正逐(zhú)步替代(dài)等離子(zǐ)切割(gē)，火(huǒ)焰切(qiē)割(gē)，高壓(yā)水切割等傳統高(gāo)汙染，高能(néng)耗的切割工藝，成(chéng)為(wéi)推動船(chuán)舶(bó)，鋼構，工(gōng)程(chéng)機械，能(néng)源(yuán)電(diàn)力，軌道交通(tōng)等製造(zào)業轉型(xíng)升級的重要(yào)工具和得(dé)力助手。

激光切(qiē)割質(zhì)量控(kòng)製：

上麵(miàn)所(suǒ)述激(jī)光(guāng)焊接(jiē)的(dí)工藝(yì)，與激光(guāng)器的兩個參數(shù)是(shì)最直(zhí)接(jiē)相關(guān)的(dí)，一(yī)個(gè)是(shì)激光(guāng)的功(gōng)率（功率(shuài)穩(wěn)定(dìng)性以及(jí)實(shí)際功(gōng)率強度(dù)），另(lìng)外一(yī)個則是激(jī)光的(dí)光(guāng)斑(bān)形貌。要想讓激光(guāng)焊接做(zuò)到高效(xiào)，高質(zhì)量，那(nà)麼必定(dìng)要關注(zhù)激光的這(zhè)兩個(gè)參(cān)數，下麵(miàn)我們(mén)就(jiù)來說一些這(zhè)些(xiē)參(cān)數(shù)背後(hòu)真正的意(yì)義(yì)：

1. 隨著使(shǐ)用時間(jiān)的增加(jiā)，實際(jì)切割(gē)或者焊接的時候(hòu)會發(fā)現質量變(biàn)差，最(zuì)直接(jiē)的(dí)體現(xiàn)就(jiù)是在(zài)同(tóng)樣(yàng)激(jī)光(guāng)參數設(shè)置下，樣品不(bù)能被切割開或者焊接變(biàn)差(chà)出現虛(xū)焊等現象(xiàng)，這(zhè)個(gè)是(shì)由(yóu)於激光(guāng)功率(shuài)變(biàn)化造成(chéng)的，功率(shuài)下降後(hòu)最(zuì)終在樣品(pǐn)工作(zuò)點(diǎn)位置功率(shuài)密(mì)度(dù)下降造(zào)成的，此(cǐ)時需要調(tiáo)節(jié)激(jī)光(guāng)參數從而達到(dào)最(zuì)初設置(zhì)；

功率隨使(shǐ)用時(shí)間(jiān)的(dí)變化

2. 功(gōng)率(shuài)檢(jiǎn)測發(fā)現激(jī)光器功率與(yǔ)初始沒(méi)有改變(biàn)，但(dàn)是工作(zuò)效(xiào)果依然變差(chà)，這(zhè)個(gè)其(qí)實是激光聚(jù)焦(jiāo)的焦點位(wèi)置(zhì)發(fā)生了改變(biàn)（也就是(shì)我們(mén)常說的(dí)焦點飄(piāo)移），最終導致(zhì)工作點位置(zhì)功率(shuài)密度(dù)下(xià)降，從(cóng)而達(dá)不到實(shí)際工作(zuò)效(xiào)果。

焦點(diǎn)位置隨(suí)使用(yòng)時(shí)間的變化(huà)

因此(cǐ)，在(zài)激(jī)光切(qiē)割的(dí)過(guò)程(chéng)中(zhōng)，對於激(jī)光器的(dí)功(gōng)率(shuài)以(yǐ)及焦(jiāo)點變化的(dí)觀測非(fēi)常重(zhòng)要(yào)，下麵(miàn)我們(mén)給(gěi)大(dà)家介紹一(yī)些針(zhēn)對(duì)不同應用的一(yī)些非常好(hǎo)用(yòng)的測(cè)量設備：

1. 超高(gāo)功(gōng)率測(cè)試功率(shuài)計(jì)：采用熱電堆(duī)吸收(shōu)，通(tōng)過(guò)測(cè)試水溫變化從而(ér)做(zuò)到高(gāo)達(dá)150kW激光(guāng)功率(shuài)的測試。超大(dà)口徑(jìng)，安全(quán)無(wú)背(bèi)向散(sàn)射(shè)，可(kě)多(duō)向(xiàng)操(cāo)作(zuò)等特(tè)性，是(shì)超高激光(guāng)器(qì)功率(shuài)的(dí)測(cè)試*優選擇；

2. BeamWatch：可以測試大(dà)功率(shuài)激光(guāng)器(qì)的(dí)光束(shù)腰(yāo)（焦點(diǎn)）的寬(kuān)度和(hé)位置(zhì)，M2或者(zhě)K值，焦(jiāo)點(diǎn)飄(piāo)移(yí)，光束發散角(jiǎo)，不需要衰減(jiǎn)，功(gōng)率越高(gāo)測試(shì)效果越好，可(kě)以吹(chuī)掃(sǎo)氮氣(qì)避(bì)免(miǎn)灰(huī)塵影(yǐng)響等(děng)；

非接觸(chù)式測試，尤其適(shì)合(hé)超(chāo)高功率(shuài)的激光器測(cè)試，不會(huì)由於(yú)與超高(gāo)功率激(jī)光有接觸從而(ér)造成設備(bèi)的損壞(huài)；

測試速(sù)度(dù)非常(cháng)快(kuài)，可(kě)以(yǐ)實(shí)時顯示當前激(jī)光(guāng)的測試數據；

關於先(xiān)鋒科技

先鋒(fēng)代(dài)理的激光產品矩(jǔ)陣，為(wéi)您覆蓋從基(jī)礎應用(yòng)到專業(yè)場景(jǐng)的多元需(xū)求 —— 這裏(lǐ)有(yǒu)小型半(bàn)導(dǎo)體激光器(qì)，迷(mí)你(nǐ)型半導體激(jī)光器，以及性(xìng)能穩(wěn)定的通(tōng)用(yòng)半(bàn)導(dǎo)體(tǐ)激光器；兼(jiān)具(jù)高(gāo)功率(shuài)與(yǔ)精準脈(mài)衝特性的納秒激光(guāng)器(qì)，脈衝(chōng)激(jī)光器，高(gāo)功率脈衝激(jī)光器，可(kě)適配(pèi)醫療，光聲(shēng)光譜，激光(guāng)雷(léi)達等多領域應用(yòng)；更有(yǒu)Quantel激(jī)光(guāng)器(qì)，以(yǐ)及(jí)適用(yòng)於固體激光(guāng)泵浦的DPSS激(jī)光器，泵浦激光器等，全(quán)*位(wèi)滿足(zú)科研(yán)實驗，工業加(jiā)工等場(cháng)景的專業(yè)需求(qiú)。

無論是追求設備的集(jí)成(chéng)便(biàn)捷(jié)性(xìng)，還是看重高功率(shuài)，高穩(wěn)定性的核(hé)心性能，這些(xiē)激光產(chǎn)品(pǐn)都能為(wéi)您(nín)的(dí)項(xiàng)目提供可(kě)靠支撐(chēng)。持(chí)續(xù)關注先(xiān)鋒，獲(huò)取更(gēng)多產品(pǐn)動(dòng)態，應(yīng)用方(fāng)案與專(zhuān)屬(shǔ)服務，讓專業激光(guāng)技(jì)術為(wéi)您的(dí)科研之(zhī)路(lù)加(jiā)速！