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激光切割

Vzorka rezania laserom na stroji MicroStep
激光切割的工作原理是把高功率激光的能量聚集到要切割材料的表面。材料表面吸收激光束的能量,并转换成热量,从而使材料融化或蒸发。此外,气体被聚集、吹进切割区域,并从切割路径吹开熔融金属和水汽。






 
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Rofin          www.rofin.com
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激光是什么?

激光就是电磁辐射放大器。这种辐射可能是或不是可见光的频率。激光是有着特殊性能的强辐射。首先,它是单色辐射-是一种单频辐射。对于可见光来说,它就是单一颜色的-不同于常规的光,常规光是像彩虹一样的多种颜色的混合物。单色辐射具有时间相干性。另一个重要特点就是它的空间相干性,这使得它能将激光器发出的辐射,以细而不分散的光束形式传输出来并聚焦到一个小点上。

激光如何工作?

激光由三个基本组成部分:能量源,增益介质和光学谐振腔。能量源有时被称为泵或者泵源。它的任务是将能量‘泵’入增益介质,从而达到激活状态。能量源最常见的是电,照明-如闪光灯,甚至是另一个激光。将足够的能量传输到介质中以实现粒子数反转-激发态的粒子数必须大于基态粒子数。粒子达到激发态需要吸收大量能量,让电子跳升至较高的能级,从而远离核心。当加载能量的电子跳回时,相同数量的能量以非相干辐射的形式放射出来。这就是所谓的自发辐射。介质通常存储在光学谐振腔,它一般有两个曲面反射镜,其中一个是透明的。自发辐射生成的辐射具有正确的波长,相位和方向并来回反射,每次传输中,辐射与介质的激发态粒子相互作用,使它们回到基本能量水平。当这种刺激回到原来的能级时,粒子发射光子跟通过光束的光子具有相同的相位,频率,极化和方向,从而强化了所需的辐射。

激光类型

根据增益介质的类型,可分为固体、液体、气体、等离子体和半导体激光器。工业应用中多用红宝石激光器,YAG(钇铝矿石)激光或增益介质是光学光纤的所谓光纤激光。二氧化碳激光是最常用的气体激光器。半导体激光也有广泛的应用。根据操作的时间模式,可分为连续激光和脉冲激光。脉冲激光发出的辐射闪烁时长仅为百万分之一百秒。光束从电源到激光头通常都是由光纤引线。

使用激光

在工业应用中,激光的任务是生成辐射束并将光束导向工作点,用于加热加工材料。根据工艺参数,激光可用于划线,焊接或切割材料。切割时,材料熔化蒸发,烧掉或被气流吹走。 切割表面质量非常高。激光适用于切割10-15mm厚的板材,特别是低碳钢,合金钢,铝及其合金。计算机控制的切割过程高效精准。由于光束直径很小,其热影响区很小。相比其他切割技术,激光的缺点是价格高且操作要求严格。

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