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射頻CO2激光器與光纖激光器 切割非金屬材料對比實驗

rongpuiwing 來源：熱刺激光2019-05-21 我要評論(0 )   

實驗目的激光器廣泛應用於(yu) 材料加工領域，特別是材料切割領域。然而不同激光器波長的不同，其適合應用的領域也截然不同。本實驗采

實驗目的

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 激光器廣泛應用於(yu) 材料加工領域，特別是材料切割領域。然而不同激光器波長的不同，其適合應用的領域也截然不同。本實驗采用光纖激光器和CO2射頻激光器對非金屬材料進行切割加工，並對加工效果進行對比。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 光纖激光器采用熱刺激光技術有限公司FSC1000光纖激光器，CO2射頻激光器采用熱刺激光技術有限公司R450射頻激光器，其基本參數如表1所示。

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表1激光器基本參數

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2實驗參數

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 射頻激光器采用焦距為(wei) 101.6mm聚焦鏡，最終聚焦光斑約為(wei) 0.2mm。光纖激光器芯徑為(wei) 20微米，采用100：150mm準直、聚焦係統，其聚焦光斑遠小於(yu) 射頻激光係統聚焦光斑，為(wei) 保證對比試驗可靠性，切割時將其離焦至材料表麵激光光斑直徑也為(wei) 0.2mm。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 試驗中射頻激光器調製頻率均為(wei) 5KHz，調製占空比為(wei) 55%。光纖激光器占空比均為(wei) 100%。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 試驗過程均采用壓縮空氣作為(wei) 切割輔助氣體(ti) 。

1實木板切割

inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 對14.5mm厚實木板進行激光切割，切割參數如表2所示。

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表2激光器基本參數

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;text-align:center;"> 切割效果如圖1所示

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 圖1切割效果對比可發現，光纖激光器以相同的參數切割木板時切割深度較小，且切縫不均勻，受板材紋理密度影響較大：光束移動方向平行於(yu) 木板紋路時切割深度較大且切縫較窄，光束移動方向垂直於(yu) 木板紋路時切割深度較小且切縫較寬。射頻激光器切割木板時切縫均勻，切縫寬度較小，切縫表麵輕微氧化，可對木板進行高精度加工。射頻激光器切割木板時木板紋理方向對其有類似影響：光束移動方向平行於(yu) 紋理方向時切割速度較快，垂直於(yu) 紋理方向時切割速度較慢，但不同切割方向切縫寬度一致。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 光纖激光器切割木板時，光斑處有明顯的火焰燃燒現象，表明木板對光纖激光的吸收率較低，切割主要依靠高能量密度激光對木板加熱，產(chan) 生局部高溫燃燒。射頻激光器切割木板時無明火，表明木板對激光的吸收率極高，光束隻作用於(yu) 光束影響到的位置。

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2膠合板切割

inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 對5mm厚膠合板進行激光切割，切割參數如表3所示。

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表3激光器基本參數

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;text-align:center;"> 切割效果如圖2所示

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 圖2切割效果對比可以發現，光纖激光器與(yu) 射頻激光器膠合板切割現象與(yu) 實木板類似。射頻激光器切割端麵均勻，割縫較細，可以達到良好的切割效果；而光纖激光器切割膠合板，受切割速度、板材紋理等因素影響，切割寬度等影響較大，無法取得良好的切割效果。

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3亞克力切割

inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 對10mm厚亞(ya) 克力板進行激光切割，切割參數如表4所示。

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表4激光器基本參數

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;text-align:center;"> 切割效果如圖3所示

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 圖3可以看出，射頻激光器切割亞(ya) 克力板切割麵光滑整齊，割縫較細，可以達到良好的切割效果。光纖激光器切割亞(ya) 克力板，板材表麵有較淺的融化痕跡，內(nei) 部局部吸收熱量後材料炸裂，炸裂位置產(chan) 生黑色的燃燒雜質，板材整體(ti) 無法進行切割。

inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

4皮革切割

inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 對1.5mm厚皮革進行激光切割，切割參數如表5所示。

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表5激光器基本參數

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;text-align:center;"> 切割效果如圖4所示

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 圖4對比可以看出，射頻切割皮革表麵氧化小，具有較好切割質量和較小的切縫寬度。且切割速度遠大於(yu) 光纖激光器。受機床限製，其切運動度無法達到極限切割速度，高速短焦切割可以得到更小的切縫和完全無氧化的切縫。

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3結論

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 對於(yu) 木板、亞(ya) 克力、皮革等非金屬材料的切割，射頻激光器切割速度和切割質量明顯優(you) 於(yu) 光纖激光器。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 對於(yu) CO2激光器在非金屬材料切割上的優(you) 勢，最普遍的觀點是認為(wei) 1.06µ波長的激光在許多非金屬麵前是“透明”的，而10.6µ波長的CO2激光在這些材料麵前能夠更多地被吸收。（本文刊登於(yu) 《激光製造商情》2019年4月刊）

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;text-align:right;"> 來源：北京熱刺激光技術有限公司

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