Whitney近期刚完成测验的另一种资料,是用于制造电机和发动机转子的层状金属中的磁性不锈钢。零件具有杂乱的外形,资料厚度仅有0.0635mm,对容差有极为严厉的请求。切开的每一片都必须精确地一样,然后再根据制造商的需求在两片之间放入其他资料。
零件选用冲压而成,需求精细的模具。“客户正在寻求一种小批量切开技术。”Bartholomew说。“因为冲压的模具也许会十分昂贵,所以他们期望能够找到一种不需求太快,可是操作本钱更低的方式。”
通过对规范光纤激光器的参数调整,Whitney成功地对磁性资料进行了切开,速度可达10.16m/min。调整的参数包含功率、速度及焦距。辅佐气体压力和喷嘴类型也被进行了优化,用以取得最快的切开速度和最清洁的切开技术。
光纤激光切开的应战不在于切开自身,而在于使用。“资料自身的磁性不能被改动,”Bartholomew说道。“因为那将改动不锈钢片跟马达及磁场的相互效果。相同,加工时资料表面的热输入将影响资料的结构,进而影响磁性。” 客户正在测验其功能来确定用光纤激光器切开是不是可行。
成型地板
Whitney近期进行光纤激光器测验的第三种资料是纯锌板。请求测验的客户用纯锌板制造线框,在制造斑纹地板时用来固定瓷砖。切片厚度为6.35mm,宽度为3.175mm,具有杂乱的形状。
一般,水刀用来切开线框可是这种技术比较慢,大概0.3556 m/min。Whitney用光纤激光器切开锌板时,速度能够到达10.16m/min。
垫片的成功使用
Whitney近期测验了一种层压资料,用于制造航空航天业所用的垫片,该资料的基材为0.762mm,上面层压了几层0.076mm的层压资料,垫片的总厚度为1.524mm。Whitney对不锈钢资料及铝材垫片进行了测验。
“为了使垫片的厚度到达请求的精度,客户也许还需求剥离一两层层压资料,使垫片能够精确地合作装置空间”,Whitney全球出售及商品专员Dale Bartholomew表明。
曾经垫片是机械加工出产的。“机械加工的疑问是速度太慢了。”Bartholomew称:“并且机械加工很容易会使部分层压层受到损坏,例如最上面一层会剥落。”所以,本钱疑问及机械加工出产垫片带来的疑问使客户寻求非常好的解决办法,尝试用光纤激光进行切开。
Whitney首要测验切开了小样片以确定切开参数,然后进行了实践部件的切开测验。Whitney用多种办法进行了测验,也包含从层压层正面和反面别离切开时哪种方式能取得非常好的切开效果。
“别的即是要精确地设置参数,已保证不会把切开边际焊接在一起,这是切开薄板时要特别注意的”,Bartholomew表明。“假如切开边际被焊在一起,你就无法剥离层压层了。”
Whitney用各种不一样的参数测验了很多样件,从层压层正面切开、反面切开、不一样的切开速度,终究承认光纤激光器能在防止焊接切开边际和损坏层压层的情况下对垫片进行切开。“这种情况下,咱们的切开速度,从铝质垫片反面切开时,能够到达22.86m/min,对不锈钢垫片切开时,速度能够到达3.048m/min,”Bartholomew说道。
虽然Whitney现已证明了光纤激光器能够切开垫片,但航空航天职业客户自己必须进行一些测验。“他们担心疲惫功能,”Bartholomew说道。“因为这些资料一般不必典型的热加工切开,就必须测验切开技术中的热影响是不是添加毛病的也许性。很明显一般选用的机械技术不会发生热影响。”
那么,切开薄片资料时光纤激光切开机需求怎么做呢?“本来你需求做的是怎么衔接激光光束传输体系,”Bartholomew表明。“不一样的光束直径、准直长度,镜片和焦距组合在一起会影响光束对资料的效果。调整好参数才干准确使用。”
一切的要素会发生综合效果,他补充到。“合适某种资料的参数或许在切开另一种资料时就需求进行调整。关于薄片资料,功率和聚焦镜是最主要的要素。”
切开复合资料的可能性
一种客户请求但Whi tney没有进行测验的是一种金属和塑料的复合层压资料。“咱们还不断定能否顺利切开,”Bartholomew说。“金属有些是没有疑问的,但咱们不断定夹在金属间的塑料层。激光光束有可能直接穿过,可是塑料需求吸收光束才能被切开。”
塑料类一般不运用光纤激光,他提到。“出于相同的因素,光纤激光的波长规模格外合适加工金属资料,却不太合适塑料和亚克力。CO2激光器的波长正好可以被塑料吸收,所以其在加工塑料时的作用极好。这是光纤激光器和CO2激光器的差异之一。但光纤激光也不是没有加工的可能性,咱们情愿一试。”
光纤激光格外合适加工金属资料的因素是其波长只要1.06μm,而CO2激光器是10.6μm。前者只要后者的十分之一,所以资料对激光能量的吸收差异显着。
用光纤激光器切开特别资料需求了解把握功率、光束质量、辅佐气体的类型及压力、喷嘴规划、焦点方位及切开速度等很多常识。优化及平衡这些参数,有时需求咱们对机器做一些必要的改装。例如,典型的激光切开头高度传感器只能感应金属资料,所以假如运用中含有非金属元件影响高度传感的功能,可能需求选用其他的高度传感技术。
高反资料
作为一种老练的技术,光纤激光器在高反资猜中的运用是与CO2激光器的又一个显着差异。“假如你用CO2激光器切开高反资料,那么无论怎样肯定都是失利的,由于传输至资料的功率或光束都会被反射回来,”Bartholomew说道。“CO2激光器的光束途径是由一系列镜片组成的,光束会被反射回谐振腔。很多反射回来功率,会损害乃至是破坏谐振腔。所以,你有必要经过传感器或者阻挠反射光经过的特别反光元件做一些调整。这很杂乱,有点难度。”
光纤激光器则更合适切开各种高反资料。“选用规划合理的传输光纤,”他说道,“假如反射光进入了光纤,光纤就会将其吸收,让它无法到达激光源。高反光束没有机会在光纤中传达回激光源。”
光纤有必要以这种办法规划。Bartholomew提示。“光缆有必要规划合理。有些光纤激光器厂商说他们有可以发生类似波长的传输光纤,可是他们用纷歧样的办法传输光束,所运用的元件和谐振腔也纷歧定是固态的。这种类型的体系,反射光束仍然会影响激光器。假如你预备切开高反资料,就要选用全固态、被规划为削减高反疑问的光纤激光器,例如咱们挑选的IPG光纤激光器。”
光纤激光器与CO2激光器的对比
关于用户来说,CO2激光器和光纤激光器之间最大的差异就是操作本钱。“一台CO2激光器的均匀运转本钱大概为12.50美元/小时,还不包含辅佐气体的本钱,”Bartholomew说。“这仅是维护和运营本钱。而光纤激光器的运转本钱仅为3.50美元/小时。”
“此外,CO2激光器在以氮气为辅佐气体切开薄板时的速度也不敌光纤激光器,”Bartholomew表明。“光纤激光器在切开薄板时更具速度优势,这是由于光纤激光在穿过资料时被非常好地吸收,因而切开更有效率。关于那些厚度超越6.35mm的资料来说,需求运用氧气辅佐切开。此时CO2和光纤激光器的切开速度类似。”
光纤激光器比CO2激光器本钱低的另一个重要因素与维护有关。关于CO2激光器来说最大的维护本钱来自于谐振腔的定时调整或替换。“关于CO2激光器来说,每经过大概12,000小时,你就需求请技术人员,花费2-4万美元去调整谐振腔。而光纤激光器则彻底不需求调整谐振腔。”
操作本钱也是CO2激光器的显着缺陷。Bartholomew提示,激光光束是在谐振腔中发生的,需求许多支持设备发生光束,包含风机、镜片、切开气体和高压设备等。此外,为了将光束传导至切开头进行操作,还需求冷却以及调整光束途径。
假如换成光纤激光器, 所有这些本钱疑问就都不存在了。“ 一台真实的光纤激光器是纯固态的, 就像咱们所运用的IPG光纤激光器,生成的激光光束经过光纤传导至切开头,”Bartholomew表明。“曾经大家老是以为不能用光纤激光器切开厚板,厚度只能限制在6.35mm以内,”Bartholomew说道。“Whitney的测验结果证实实际上不是这样的。咱们现已用光纤激光器成功切开了19.05mm的厚板,乃至还能用12kW的光纤激光切割机的激光器,以12.7m/min的速度切开6.35mm的碳钢,比等离子切开还快。”
有一点需求留意的是光纤激光器的切开头比CO2激光器更为杂乱。光纤激光器切开头是彻底密封的,以避免外界污染。对激光头的维护请求用户密切留意操作流程,清洗资料、清洗办法以及操作环境。虽然可以在机器上替换维护镜片和喷嘴,切开头的拆开和维护有必要要在清洗通风的环境下进行。