鐵板激光切割加工是一種成熟的生產(chǎn)方法，全世界有數(shù)千種切割系統(tǒng)在運(yùn)行。在過去10年中，固態(tài)光纖耦合激光切割已成為首選激光切割，取代了許多舊系統(tǒng)中使用的CO2激光切割。在這兩種情況下，機(jī)器以類似的方式操作，使用切割頭通過具有同軸高壓輔助氣體的錐形噴嘴，將激光束聚焦到鐵板上。
到目前為止，這種激光源已經(jīng)使用了固定的光束質(zhì)量，并且已經(jīng)在寬范圍的輸出功率上表征了切割性能，確定了產(chǎn)生合適焦斑尺寸的范圍。對于特定焦斑尺寸的選擇可以使用通用方法來進(jìn)行，其中一個(gè)透鏡組合用于處理所有金屬類型和厚度。對于低成本，簡單的機(jī)器，這可以很好地工作，并且對于一系列鐵板，可以很好地定義給定激光功率的切割性能。然而，由于處理的金屬不同，這種方法總是涉及妥協(xié)。熔融切割通常使用氮?dú)廨o助氣體，用于切割不銹鋼板，并且需要較小的焦點(diǎn)和低發(fā)散度。
另一方面，使用氧氣輔助氣體的反應(yīng)性氣體切割用于低碳鋼板切割，并且需要具有高發(fā)散度的大焦斑?？梢赃x擇使用功能更強(qiáng)的切割頭，帶有電動變焦準(zhǔn)直器和可變光束擴(kuò)展器，可以改變焦斑尺寸。然而，只要激光束質(zhì)量固定，就不能提供光斑尺寸和發(fā)散度的正確組合，因?yàn)榕c較大的焦斑相比，小焦斑總是具有更高的發(fā)散度，為了改善熔合和反應(yīng)切割的切割過程，激光束質(zhì)量需要是可變的。
當(dāng)使用氧氣輔助氣體切割低碳鋼時(shí)，在可用的梁質(zhì)量范圍內(nèi)，切割速度沒有很大差異，但是質(zhì)量有顯著變化。當(dāng)使用較低的光束質(zhì)量時(shí)，切割邊緣質(zhì)量得到改善，工藝窗口增加，特別是對于厚樣品，此光束質(zhì)量的切割顯示平均粗糙度小于30微米，較高光束質(zhì)量的切割顯示出更粗糙，不穩(wěn)定的切割邊緣。與使用更高的光束質(zhì)量相比，使用較低光束質(zhì)量進(jìn)行的切割要冷得多。例如當(dāng)使用激光切割20mm低碳鋼板時(shí)，樣品使用高光束質(zhì)量達(dá)到190攝氏度，但相同的切割輪廓僅使用較低的光束質(zhì)量，達(dá)到110攝氏度，其他參數(shù)保持不變。產(chǎn)生冷卻器切割的機(jī)制，很可能也會產(chǎn)生較低的切邊粗糙度。除了改善邊緣質(zhì)量外，還可以使用厚實(shí)的低碳鋼板，切割更精細(xì)。
穿孔涉及在開始切割之前在鐵板上鉆孔，該切割必須是在光滑的表面上，特別是用于氧氣切割。穿孔厚的低碳鋼板可能需要很長時(shí)間，因?yàn)榧す饷}沖以提高穿孔質(zhì)量是常見的，但如果使用更高的光束質(zhì)量，則穿孔時(shí)間會顯著縮短。使用激光切割可以穿透高光束質(zhì)量，以獲得更快，更高質(zhì)量的孔，然后切換到更低的光束質(zhì)量進(jìn)行切割。此過程還受益于激光切割的快速光束質(zhì)量切換速度，以防止切割過程中的暫停。
與具有固定光束質(zhì)量的
激光切割相比，使用可變光束質(zhì)量激光切割進(jìn)行鈑金加工，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。對于相同的激光功率，可變光束質(zhì)量激光切割，可以勝過固定光束質(zhì)量系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)置為高光束質(zhì)量時(shí)，使用不銹鋼板的熔合切割速度明顯更高。當(dāng)設(shè)置為較低的光束質(zhì)量時(shí)，使用厚低碳鋼板的切割速度相同，但是由于工件溫度較低，因此切割邊緣質(zhì)量得到改善，且可以進(jìn)行更精細(xì)的切割。
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