光纖激光切割詳解
光纖激光切割系統(tǒng)擁有眾多獨(dú)特優(yōu)勢，如高能效、維護(hù)成本低、更加便捷的解決方案——但是其并不是適合所有的切割形式。在選取綜合的激光切割解決方案前，考慮安全事項(xiàng)以及培訓(xùn)事宜、普通切割材料的類型和厚度，以及要求的切割質(zhì)量很重要。
熱能切割方法主要包括火焰、等離子和激光切割技術(shù)，其中激光切割可實(shí)現(xiàn)最好的切割質(zhì)量，尤其是對于直徑和厚度比小于1：1的精細(xì)特征和孔切割。這樣一來，激光切割技術(shù)成為本行業(yè)中最適合要求嚴(yán)格精細(xì)切割的方法。而在激光切割的范疇中,光纖激光切割獲得很多的關(guān)注，因?yàn)樗忍峁┝硕趸技す馇懈羁蓪?shí)現(xiàn)的速度和切割質(zhì)量，而且維護(hù)和操作成本顯著降低。所以這使得光纖激光切割前景良好,許多專家相信它會很快代替其他的激光切割系統(tǒng)。
一、光纖切割的主要優(yōu)勢：
二氧化碳激光切割技術(shù)中，二氧化碳?xì)怏w是產(chǎn)生激光光束的介質(zhì)。然而，光纖激光是通過二極管和光纖電纜進(jìn)行傳輸工作的。光纖激光系統(tǒng)通過多個二極管泵浦產(chǎn)生激光束，然后通過撓性光纖電纜傳輸至激光切割頭，而非通過反射鏡傳輸光束。這樣有很多優(yōu)勢，首先是切割床尺寸。氣體激光技術(shù)中反射鏡必須設(shè)定在一定的距離內(nèi)，和其不同，光纖激光技術(shù)無范圍限制。而且甚至可以將光纖激光安裝在等離子切割床的等離子切割頭旁邊，二氧化碳激光切割技術(shù)無此可選件。同樣，在和同等功率的氣體切割系統(tǒng)比較時，由于光纖彎曲的能力使得該系統(tǒng)顯得更加緊湊。
光纖切割技術(shù)最重要且有意義的優(yōu)勢應(yīng)該就是其能效性。憑借光纖激光完整的固態(tài)數(shù)字模塊、單一設(shè)計，光纖激光切割系統(tǒng)擁有高于二氧化碳激光切割的電光轉(zhuǎn)換效率。對于二氧化碳切割系統(tǒng)的各個電源單元來說，實(shí)際一般利用率約為8%至10%。而對于光纖激光切割系統(tǒng)來說，用戶可以期望更高的電源效率，大約在25%至30%間。換句話說，光纖切割系統(tǒng)整體消耗的能源比二氧化碳切割系統(tǒng)少約3至5倍，使得能效提高至大于86%。
光纖激光具有短波長的特性，從而提高切割材料對光束的吸收性，而且使得能夠切割如黃銅和銅以及非導(dǎo)電性材料。更加集中的光束產(chǎn)生較小的焦點(diǎn)和較深的焦深，這樣光纖激光可以快速切割較薄材料以及更加有效地切割中等厚度材料。切割厚至6mm的材料時，1.5kW光纖激光切割系統(tǒng)的切割速度相當(dāng)于3kW二氧化碳激光切割系統(tǒng)的切割速度。因?yàn)楣饫w切割的運(yùn)行成本低于普通二氧化碳切割系統(tǒng)的成本，所以這可以理解為輸出量提高而商業(yè)成本降低。
二、維護(hù)的問題
二氧化碳?xì)怏w激光系統(tǒng)需要定期維護(hù)；反射鏡需要維護(hù)和校準(zhǔn)，諧振腔需要定期維護(hù)。另一方面，光纖激光切割解決方案幾乎不需要任何維護(hù)。二氧化碳激光切割系統(tǒng)需要二氧化碳作為激光氣體，由于二氧化碳?xì)怏w的純度問題，諧振腔內(nèi)會污染，需要定期清理。對于一個數(shù)千瓦級二氧化碳系統(tǒng)來說，此項(xiàng)每年至少花費(fèi)2萬美元。另外，許多二氧化碳切割需要高速軸流渦輪機(jī)輸送激光氣體，而渦輪機(jī)的需要維護(hù)和翻修。最后，和二氧化碳切割系統(tǒng)相比，光纖切割解決方案更加緊湊，并且對地球的影響小，所以需要更少冷卻，而且能源消耗明顯降低。
三、采用光纖激光切割的注意事項(xiàng)
采用光纖激光切割時需考慮的幾點(diǎn)重要事項(xiàng)。首先是護(hù)眼。光纖激光系統(tǒng)發(fā)出的光波長對眼睛有害，所以必須采取護(hù)眼措施。由于該技術(shù)出現(xiàn)僅不到5年時間，所以強(qiáng)烈建議進(jìn)行有關(guān)適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)操作和安全的綜合培訓(xùn)。很多操作工都沒有使用光纖激光切割的切割經(jīng)驗(yàn)，所以應(yīng)通過對操作光纖切割系統(tǒng)進(jìn)行好的初始培訓(xùn)來彌補(bǔ)缺乏的經(jīng)驗(yàn)。
另一項(xiàng)需要注意的是要切割的材料。雖然光纖激光切割擅長切割大部分材料，但是其不能用于切割丙烯酸類或聚碳酸酯類材料。同時，對于確定何時使用光纖激光切割來說，要切割材料的厚度是一項(xiàng)很重要的因素。較厚的材料需要更大的功率切割，而這些情況下，激光切割可能并非是很好的選擇。此時可以正好利用將光纖激光安裝在等離子切割頭旁邊的功能。在快速、便捷切換至等離子切割前，操作工可以使用光纖激光切割要求公差小的較薄材料。甚至可以使用2種不同的切割方法切割同一零件。例如，操作工可以選擇使用等離子切割零件的外部，然后使用光纖激光切割內(nèi)部形狀。
四、光纖激光切割選購
最好將評定綜合激光切割設(shè)置需要的零部件以及如何購入各零件也考慮進(jìn)去。裝備有激光電源、氣體操作臺、激光切割頭以及高度控制器、數(shù)控(CNC)和切割控制程序的系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)一體化解決方案寶貴的效益。憑借綜合解決方案，購買和集成光纖激光系統(tǒng)的過程變得不那么復(fù)雜?？紤]篩選出已事先確定切割參數(shù)，優(yōu)化專用于切割的系統(tǒng)，從而在接通電源后立即開始切割。
