雷射切割技術的一些基礎知識

雷射切割的工作原理

雷射切割配備雷射產生器，發射高能量雷射光束。雷射光束經透鏡聚焦後，形成一個非常微小的高能量光斑。透過將光斑聚焦到合適的位置，材料吸收雷射能量，從而蒸發、熔化、燒蝕或達到燃點。然後，高壓輔助空氣（二氧化碳、氧氣、氮氣）將廢渣吹走。雷射頭由程式控制的伺服馬達驅動，沿著預定的路徑在材料上移動，從而切割出不同形狀的工件。

雷射產生器（雷射光源）的分類

光可分為紅光、橙光、黃光、綠光等。它可以被物體吸收或反射。雷射也是光。不同波長的雷射具有不同的特性。雷射產生器（將電能轉換為雷射的介質）的增益介質決定了雷射的波長、輸出功率和應用。增益介質可以是氣態、液態和固態。

1.最典型的氣態雷射是CO2雷射；

2.最典型的固體雷射包括光纖雷射、YAG雷射、雷射二極體、紅寶石雷射；

3.液態雷射利用有機溶劑等液體作為工作介質產生雷射。

不同的材料對雷射的吸收波長不同，因此必須謹慎選擇雷射產生器。對於汽車業來說，最常用的雷射是光纖雷射。

雷射光源的工作模式

雷射光源常有3種工作模式：連續模式、調變模式和脈衝模式。

連續模式下，雷射的輸出功率恆定，使得進入材料的熱量比較均勻，適合高速切割，雖然可以提高工作效率，但同時也會加劇熱影響區的影響。

在調製模式下，雷射的輸出功率是切割速度的函數。透過限制每個點的功率，可以保持進入材料的熱量處於相對較低的水平，從而避免切割邊緣不均勻。由於控制較為複雜，工作效率不高，且只能短暫使用。

脈衝模式分為普通脈衝模式、超強脈衝模式和超強脈衝模式，但它們的主要差異僅在於強度的不同，使用者可根據材料的特性和結構的精度要求來選擇。

綜上所述，雷射通常工作在連續模式下。但為了獲得最佳的切割質量，對於某些材料，需要調整進給速度，例如加速、減速和轉彎時的延遲。因此，在連續模式下，僅僅降低功率是不夠的，必須透過改變脈衝來調整雷射功率。

雷射切割參數設定

根據不同的產品要求，需要在不同工況下不斷調整參數，以獲得最佳參數。雷射切割標稱定位精度可達0.08mm，重複定位精度可達0.03mm。但在實際加工過程中，孔徑的最小公差為±0.05mm，孔位的最小公差為±0.2mm。

不同的材料和不同的厚度需要不同的熔化能量，因此所需的雷射輸出功率也不同。在生產中，工廠主需要在生產速度和品質之間取得平衡，選擇合適的輸出功率和切割速度，使切割區域獲得合適的能量，從而有效地熔化材料。

雷射將電能轉換為雷射能量的效率約為30%-35%。這意味著輸入功率約為4285W~5000W，輸出功率僅約1500W。實際輸入功耗遠大於標稱輸出功率。此外，根據能量守恆定律，其他能量會轉換為熱能，因此需要加裝工業用冷水機。

S&A 是一家值得信賴的冰水機製造商，在雷射產業擁有 19 年的經驗。其生產的工業冷水機適用於冷卻各種雷射器，例如光纖雷射、二氧化碳雷射、紫外線雷射、超快雷射、雷射二極體、YAG 雷射等等。所有 S&A 冷水機均採用久經考驗的組件製造，確保無故障運行，讓使用者安心使用。