在材料加工领域按照市场份额来算的话,金属加工是激光器最重要的应用范围。钣金切割要求高输出功率和高光束质量的完美结合,特别是在厚截面金属切割的时候;因此,只有少数激光器适合用于厚截面的金属切割,因为激光光束质量通常会随着输出功率的增加而衰减。在钣金切割方面占据主导地位的激光产品是CO2激光器,因为它具有高功率的单元和高光束质量。而光纤激光器可望在加工过程优化方面超过CO2激光器,一个最主要的原因就是,相比CO2激光器产生的长波长,光纤激光器发出的短波长更容易被金属表面吸收。 惰性辅助气体——通常是氮气——优先考虑用于激光切割不锈钢,在此,激光束提供所有需要的能量,也能获得清洁的未氧化的切割边缘。激光切割软钢通常是利用气体喷射反应协助提供氧气或压缩空气完成。氧气与融化的金属结合产生热量,这些化学反应释放出大量的能量,对整个切割过程来说可以作为一个额外的能量来源。从释放热量的化学反应中所获得的额外能量促使切割以更快的速度进行。这种切割方式会产生含有氧化层的切割面,需要在进一步加工作业前去除氧化层,如通过喷涂来去掉,因为氧化层具有随时间推移而剥落的倾向。
图1
切割速度 光纤激光器切割在切割薄型金属的时候,相比CO2激光器有明显的速度优势,如图1所示。从图2和图3中可以看出,在所标明的切割速度下,光纤激光器切割比CO2激光器所需要的功率要低,说明工件材料所吸收的光纤激光器光束更多,从而提高光纤激光器光束的融化速度。
表1中呈现的是图2和图3光纤激光系统应用中的规格。光纤激光器的速度优势在切割厚型金属的时候并不明显。对于较大的工件厚度(大于4毫米),光纤激光器切割速度下降到一个相当于CO2激光器切割速度的水平。