沈陽第一機(jī)床廠在過去的十年中，工業(yè)材料加工用激光產(chǎn)品的沈陽第一機(jī)床廠市場已實(shí)現(xiàn)每年兩位數(shù)的增長。伴隨著激光光源技術(shù)的進(jìn)步，以及激光加工系統(tǒng)應(yīng)用范圍的拓展和優(yōu)化，激光技術(shù)已經(jīng)在眾多領(lǐng)域成為一項(xiàng)高效、可靠的加工手段。
汽車工業(yè)以及通用鈑金加工行業(yè)是激光及其相關(guān)技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展的驅(qū)動源。在這些行業(yè)中，更高輸出功率的激光源以及更高的光束品質(zhì)拓展了激光技術(shù)的應(yīng)用范圍。
二氧化碳激光器由于其高輸出功率、光束品質(zhì)優(yōu)秀、易于操作、以及易于同現(xiàn)有系統(tǒng)集成，成為激光工業(yè)中重負(fù)荷加工系統(tǒng)的主力軍。估計(jì)有60％的二氧化碳激光沈陽第一機(jī)床廠器被用來做切割應(yīng)用。大多數(shù)激光板材加工系統(tǒng)均采用1～3KW的二氧化碳激光器。如今，為追求更高的加工速度，用戶不斷考慮選用更高輸出功率的激光器，但事實(shí)上增加輸出功率就能獲得更高的加工速度嗎？
對更高輸出功率的需求
對更高輸出功率的需求是沒有止境的。但是，更高的輸出沈陽第一機(jī)床廠功率并不總是意味著能夠獲得更高的加工速度。因?yàn)閷?shí)際的加工中不太可能滿額使用其激光器的可輸出功率。
如果材料的厚度是1mm至6mm，舉例而言，一般不可能采用滿額的激光功率來加工工件，不管它是中碳鋼、不銹鋼還是鋁。在熱切割的過程中持續(xù)增加激光功率至超出所需要的值，可能導(dǎo)致材料的熱影響區(qū)擴(kuò)大，并要求機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)降低速度，從而導(dǎo)致切割速度的降低。
因此當(dāng)激光切割金屬板材的厚度不高于4mm時(shí)，操作者一般采用遠(yuǎn)低于2KW的輸出功率來加工。甚至對于厚度在4mm～6mm的板材，若使用一個(gè)5KW的激光器，操作者也沈陽第一機(jī)床廠往往也需要調(diào)低功率，使用不超過2KW的輸出功率來做切割加工。
當(dāng)切割厚板材料時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，增加激光器的輸出功率并不能顯著地增加切割速度。見圖1，在切割15mm，20mm，25mm中碳鋼這些厚板材料時(shí)，激光功率從2.5KW提高到5KW但并不能實(shí)現(xiàn)切割速度成倍的增加。 圖1相對于通過增加激光輸出功率來獲得更高的加工速度，我們更加傾向于優(yōu)先考慮輸出功率適當(dāng)、但光束品質(zhì)更好的激光器來提高加工效率。對于金屬板材切割而言，Rofin-Sina沈陽第一機(jī)床廠r公司的擴(kuò)散冷卻式二氧化碳板條激光器無疑是一個(gè)最佳選擇。
采用擴(kuò)散冷卻式二氧化碳板條激光器
采用新專利技術(shù)的擴(kuò)散冷卻二氧化碳板條激光器，可以得到更高的光束品質(zhì)以及更小的聚焦光斑直徑，見圖2。 圖2激光的諧振腔由前鏡、后鏡以及兩個(gè)平行放置的射頻電極組成。對激光氣體的激勵(lì)在兩個(gè)通水冷卻的射頻電極之間進(jìn)行。在放電激勵(lì)過程中，激光氣體產(chǎn)生的熱量由水冷式的電極帶走(擴(kuò)散冷卻)。因此，不在需要傳統(tǒng)的氣體循環(huán)系統(tǒng)，包括羅茨增壓泵或者渦輪機(jī)。在激光頭中集成的沈陽第一機(jī)床廠光束成形單元，可以實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的、均勻的圓光斑。諧振腔的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了45度線性偏振的光束輸出。
這些特征實(shí)現(xiàn)了更窄的切縫，由于更少的材料在切割中被移除，所以可以顯著地提高切割速度。因此，擴(kuò)散冷卻式的二氧化碳板條激光器特別適合薄板金屬的切割。 圖3如圖3所示，采用2.5KW二氧化碳板條激光器切割中碳鋼的切割速度，可同采用傳統(tǒng)方式的軸快流二氧化碳激光器4KW所能實(shí)現(xiàn)的相媲美。僅當(dāng)板材厚度高于10mm時(shí)，切割速度的區(qū)別才顯現(xiàn)出來。
在對鋁材進(jìn)行激光熔化切割時(shí)(見圖4)，高光束品質(zhì)的沈陽第一機(jī)床廠優(yōu)勢將發(fā)揮得更加明顯。在2mm以下的厚度，板條激光器可以獲得的切割速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氣體流動式的二氧化碳激光器。在2mm~4mm的區(qū)間，兩個(gè)激光器獲得的結(jié)果非常接近。 圖4在切割不銹鋼材料時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)了同樣的結(jié)果。
節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用
另外一個(gè)關(guān)乎激光運(yùn)行成本的重要因素是激光器的設(shè)計(jì)。例如，擴(kuò)散冷卻二氧化碳板條激光器布局簡潔，諧振腔僅材料兩片金屬鏡反射片。擴(kuò)散冷卻的設(shè)計(jì)原理，摒棄了渦輪沈陽第一機(jī)床廠機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)帶動氣體循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了激光器的極低損耗。由于二氧化碳板條激光器沒有氣體循環(huán)和流動，啟動機(jī)器就可以實(shí)現(xiàn)激光輸出。而軸快流的二氧化碳激光器需要一個(gè)較長的啟動時(shí)間，消耗大量的氣體，并且，在待機(jī)狀態(tài)時(shí)，必須維持渦輪機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，消耗太多的電能。
擴(kuò)散冷卻式的二氧化碳板條激光器所使用的激沈陽第一機(jī)床廠光氣體是預(yù)先混合好的，預(yù)混氣體的氣瓶集成于激光頭中，無需外部氣體的供應(yīng)，一瓶預(yù)混氣體的消耗周期大約1年(以2.5KW為例)，因此氣體消耗所導(dǎo)致的成本甚至可以忽略不計(jì)。當(dāng)氣瓶的氣體消耗完，只需再換一瓶新的，機(jī)器可以繼續(xù)運(yùn)行一個(gè)新的消耗周期。
當(dāng)然，板條激光器和軸快流激光器的差別和比較優(yōu)勢遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止以上所述的幾點(diǎn)，在鏡片使用壽命、維護(hù)間隔、熱穩(wěn)定性等諸多方面，板條激光器體現(xiàn)出了作為第沈陽第一機(jī)床廠三代二氧化碳激光器的明顯優(yōu)勢。
當(dāng)需要更高功率時(shí)增加功率
鑒于增加功率意味著增加成本。對于通過增加功率來獲得更高的加工效率，我們更傾向于優(yōu)先考慮光束品質(zhì)更高的激光器。對于4～6mm厚度的板材，也就是如今金屬板材加工的最主要范圍，采用2.5KW的板條二氧化碳激光器，充分利用高光束品質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)高速的加工。
在另外一個(gè)方面，高功率激光源可以以更高的速度切割沈陽第一機(jī)床廠更厚的工件。當(dāng)用戶期望達(dá)到更高的切割速度時(shí)，必須在各種激光器更高的投資成本以及增加運(yùn)行費(fèi)用間仔細(xì)權(quán)衡。 當(dāng)你所需要加工的板材以厚板材料為主時(shí)，采用更高功率的激光器才有必要。
另外，切割厚板材料，以前的看法是高功率的軸快流激光器的結(jié)果要優(yōu)于同等功率的板條激光器，然而，更高功率的板條二氧化碳激光器(4KW、5KW)配合7.5” + 20”焦距沈陽第一機(jī)床廠的切割頭，其加工速度和切縫質(zhì)量，又將同等功率的軸快流激光器遠(yuǎn)遠(yuǎn)地甩在了后面，延續(xù)了板條二氧化碳激光器在激光切割領(lǐng)域中的一貫優(yōu)勢。
總結(jié)
更高功率的激光器意味著更高的投資成本、運(yùn)營成本以及能耗，在以節(jié)約能源消耗和環(huán)保為主題的今天，我們更加推薦在選擇激光器時(shí)，不管是固體激光器還是二氧化碳激光器，優(yōu)先考慮光束品質(zhì)更加優(yōu)秀的激光器，在優(yōu)秀的光束品質(zhì)前提下，再適當(dāng)選擇合適的輸出功率。優(yōu)秀的光沈陽第一機(jī)床廠束品質(zhì)是激光器制造廠商追求的目標(biāo)，也是加工品質(zhì)和效率的關(guān)鍵！ | 
