万瓦级光纤激光器切割性能与特种喷嘴

随着万瓦光纤激光器概念普及，国内部分设备厂家陆续升级万瓦，因此市面上针对万瓦级光纤激光器性能及工艺等需求越来越迫切。本文基于激光器厂家、设备厂家及终端使用厂商等多方的实际经验积累，围绕万瓦级激光器的切割优势(切割能力、切割效率、切割质量等)及工艺特点与我们推出的特种喷嘴应用进行详实阐述，相信将会对您大有裨益。

　　➤ 切割能力大幅提升

　　➤ 切割效率成倍提高

　　■ 高功率融化切割效率大大提升，典型特种喷嘴包括BFL/FBC/BST/TCD/HHC等，详见公司产品-喷嘴-特种喷嘴介绍。

　　▼不锈钢切割-效率最大提升400%

　　■ 高功率氧助燃切割的可以实现亮面切割特点，需配备典型喷嘴包括HHB/HHS等，详见公司产品-喷嘴-特种喷嘴介绍。

　　关键点：碳钢亮面切割时，板材厚度确定时，存在一个极限功率。

　　➤若实际功率小于极限功率，随着功率的增加，切割速度也会相应的提高;

　　➤若实际功率大于极限功率，随着功率的增加，切割速度保持不变，不会有提高;同时，切割效果也不会有变化;

　　碳钢氧气亮面切割：板材厚度与极限功率的关系

　　为什么碳钢亮面切割会有极限功率呢?

　　氧气切割碳钢亮面的过程分析

　　▲氧气气流直径小于板材表面光斑直径

　　■ 激光的三大作用

　　1.切割开始前的预热作用—切割开始前，将钢板温度加热到燃点温度(>1000℃)以上，使之能够与氧气发生高温氧化反应;

　　2.切割过程中的预热作用—将切缝前部一定区域内的钢板加热到燃点温度以上，保证切割气流经过时，表面能快速发生氧化反应；

　　3.切缝处热量补偿作用—在切缝处，补偿因热传导、辐射、去渣等引起热损失以保证切割区的温度。

　　■ 氧气的作用

　　切割作用—氧气与高温铁发生剧烈的氧化放热反应，融化金属，并吹除熔渣。

　　■ 亮面切割条件

　　1.适用于采用小喷嘴切割，气流直径小;

　　2.为保证板材表面光斑直径足够大，故切割时需要采用大的离焦量;

　　3.板材越厚，则光斑直径越大，既离焦量越大;

　　4.保证照射到板材表面的光斑，能在极段的时间内能将钢板温度加热到燃点温度(>1000℃)以上即可，过高的功率，反而会增大热输入，造成板材过热，对切割效果不利;

　　可见碳钢亮面切割时，对于中薄板，万瓦级功率，无法发挥出应有的优势。解决方案就是采用空气切割，能像切割不锈钢一样切割碳钢，充分发挥万瓦级激光器的能量，实现对碳钢的高速切割。

　　➤ 亮面切割能力大幅提升

　　碳钢采用氧气切割时，万瓦级激光器可实现厚板的小锥度切割。绿色表示双边锥度<0.1mm，保证亮面及半亮面;无色区域表示双边锥度在0.3~0.7mm，普通断面。

　　▼切割板厚与喷嘴及离焦量关系示例(15000W)

　　➤ 空气切割的应用更有优势

　　由于碳钢亮面切割时，对于中薄板，万瓦级功率，无法发挥出应有的优势。解决方案就是采用空气切割，能像切割不锈钢一样切割碳钢，充分发挥万瓦级激光器的能量优势，实现对碳钢的高速切割。典型的喷嘴应用是我们HHA/BFL等。

　　▼碳钢切割-空气代替氧气高速切割中薄板

　　万瓦级光纤激光器在采用空气切割12mm以内的碳钢时，可实现满功率无渣切割效果，且切割效率媲美不锈钢。