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　　激光是二十世紀(jì)最重要的發(fā)明之一，隨著科技的發(fā)展，激光技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域，從航空航天到船舶制造，從醫(yī)療手術(shù)到集成電路生產(chǎn)，從機(jī)械制造到服裝生產(chǎn)……不同的工業(yè)領(lǐng)域，激光有著不同的解決方案，激光切割、焊接、熱處理、熔覆、毛化、打標(biāo)等等。其中，激光切割在工業(yè)激光應(yīng)用中占的比例約為70%。激光切割以其高速度、高精度及高切口光潔度而著稱(chēng)。配合以先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)及機(jī)床，使得激光在二維、三維切割中有著非常優(yōu)異的表現(xiàn)。但是，也有很多問(wèn)題在困惑著用戶(hù)，什么樣的激光技術(shù)才是最好的？什么樣的激光技術(shù)才是適合的？可以從哪些角度來(lái)考查？又有什么指標(biāo)來(lái)量化呢？讓我們一起來(lái)走近激光，揭開(kāi)它神秘的面紗。

　　第一：影響激光切割機(jī)質(zhì)量的要素：激光器

　　激光器是激光設(shè)備的心臟，對(duì)激光切割質(zhì)量起著決定性的作用。一個(gè)好的激光器，應(yīng)該具備理想的模式，穩(wěn)定的功率等要素。

　　激光器的種類(lèi)很多，從不同的角度可以對(duì)它有不同的定義。從激勵(lì)的介質(zhì)來(lái)區(qū)分，大致可分為固體激光器和氣體激光器，它們分別用不同的固體或氣體來(lái)作為介質(zhì)，如最早的激光器就是采用紅寶石作為介質(zhì)。目前用于激光切割的主流激光器為二氧化碳激光器，其次是YAG激光器。YAG激光器有著光電轉(zhuǎn)換效率高，體積小的特點(diǎn)，但是由于其能量泵浦源的損耗快，維護(hù)成本高等因素使其應(yīng)用受到很大限制。而采用二氧化碳激光器，比較容易獲得理想的激光模式和較高能量，加之性能穩(wěn)定，停機(jī)時(shí)間短，從而被廣泛應(yīng)用于各種材料的切割。

　　二氧化碳激光器中，以氣體流動(dòng)方向和激光諧振輸出方向等因素組合，又分為軸流和橫流激光器，從設(shè)計(jì)角度看，軸快流激光器比較容易獲得激光理想的模式—TEM00?；騎EM01模，所以，目前國(guó)際上主流的激光切割機(jī)床都采用軸快流二氧化碳激光器。我們?cè)谶@個(gè)基礎(chǔ)上來(lái)探討激光影響切割的要素。

　　一：激光模式。是衡量激光質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一。可分為單模，基模和多模。基模既TEM00模，它在X和Y軸上的指數(shù)均為0，所以是一個(gè)理想的圓點(diǎn)。采用TEM00模的激光可以獲得最小的光束直徑，在切割加工中因其光斑小而獲得最小的切縫及更快的切割速度。而多模更是在XY方向上均為非0指數(shù)，其光束質(zhì)量較差，一般只用于焊接而不用于切割。

　　二：激光頻率。激光輸出分脈沖輸出和連續(xù)輸出，用于切割和焊接的激光主要采用脈沖輸出方式，脈沖頻率主要影響切割的速度和切口粗糙度，要獲得高速切割，高頻率是必不可少的。目前大多數(shù)廠(chǎng)家生產(chǎn)的二氧化碳激光器頻率都在5000Hz以?xún)?nèi)。

　　三：激勵(lì)模式。二氧化碳激光器是采用電極激勵(lì)二氧化碳?xì)怏w而產(chǎn)生激光，按照金屬電極的安裝位置可分為直流激勵(lì)和射頻激勵(lì)。直流激勵(lì)既正負(fù)電極都在激光管內(nèi)，電極和二氧化碳?xì)怏w直接接觸，而電極距離長(zhǎng)，工作時(shí)必須使用高電壓（瞬間電壓高達(dá)20KV），導(dǎo)致電極產(chǎn)生燒蝕損耗。設(shè)備的維護(hù)頻率及費(fèi)用都比較高。國(guó)際上大型的激光器生產(chǎn)廠(chǎng)主要采用射頻激勵(lì)模式，其金屬電極在管外，不與二氧化碳?xì)怏w接觸，非常好地保護(hù)了電極。

　　四：激光功率。包括峰值功率，能量穩(wěn)定性等要素。不同功率在金屬板材的切割中可切穿的厚度不同，以4KW激光器為例，它可切割20mm厚的碳鋼板，或15mm不銹鋼，10mm鋁合金；而5KW以上的激光器可以切割25mm厚的碳鋼，不銹鋼可達(dá)20mm。

　　提高功率始終是激光研究一個(gè)話(huà)題，每個(gè)生產(chǎn)商都在努力提高工藝設(shè)計(jì)的水平，提高激光功率，以獲得更廣闊的加工空間。

　　功率的另一個(gè)指標(biāo)是功率穩(wěn)定性，優(yōu)秀的切割質(zhì)量，必須是優(yōu)秀的切口貫穿始終。長(zhǎng)期生產(chǎn)對(duì)激光器也是一個(gè)非常重要的考驗(yàn)。直流激勵(lì)激光器由于電極燒蝕，導(dǎo)致在長(zhǎng)期工作狀態(tài)下功率衰減。另外，由于有的激光器的真空泵和渦*泵采用潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑，導(dǎo)致潤(rùn)滑油污染激光諧振腔，而減短了激光器壽命。

　　五：光束發(fā)散角。從嚴(yán)格的角度來(lái)講，光束發(fā)散角不屬于激光器部分的內(nèi)容，但是因?yàn)榧す馄鞯哪Ｊ綄?duì)遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角影響很大，所以我們把它放在這里一起討論。光束發(fā)散角對(duì)切割質(zhì)量的影響體現(xiàn)在切口的寬度和坡度上，越小的發(fā)散角切口寬度越窄，坡度越小，因而質(zhì)量越高。