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万瓦激光器调试之铜铝篇

万瓦激光器调试之铜铝篇

来源： 发布时间：2021-12-20 浏览量：
前两期我们分享了万瓦光纤激光器不锈钢切割（点这里回顾）和碳钢切割（点这里回顾）的调试方法，本期我们来说说铜、铝切割。
铜是一种优良的导热、导电材料，随着交通和工业的日益发展，目前市场上对铜类合金特别是黄铜、紫铜的激光切割需求日趋旺盛，对此类材料的加工精度和加工速度要求越来越高。而随着近年来新能源汽车产业的带动，动力电池行业迎来了爆发式增长。铝合金是动力电池材料的主要组成部分，占整个动力电池的90%以上。因而，激光焊接铝合金技术正在发挥越来越重要的作用。
 凯普林12kW光纤激光器切割30mm铝
像铜、铝这样的高反材料通常对光纤激光的吸收率极低，而且吸收的热量很快会扩散，同时激光照射到这些高反材料上，大部分能量会被反射出去，反射的激光有可能会返回激光器内部，在加工过程中出现出光不稳定、或停止出光现象，甚至还会对激光器造成很大的损伤，缩短激光器的寿命。因此，激光加工高反材料一直以来都是业界要攻克的难题。小凯特意请到了凯普林资深专家，分享了一些调试方法，都是干货。

什么是高反材料

  • 材料导电性越好，反射率越高。例如紫铜广泛用于制作导电、导热器材，是名副其实的高反材质。

  • 材料表面粗糙度越小，越光亮，反射率越高。例如，对于普通的拉丝不锈钢，其反光能力不是很强；但当其表面足够光滑，达到镜面效果时，则对激光加工而言也存在一定程度的反射。

  • 通常，固态金属对激光的吸收率较低，熔化成液态以后，吸收率会有所提高。如：室温下紫铜对红外激光的吸收率约为5%，加热到熔点附近后吸收率能够达到20%左右。

  • 不同材料对不同波长光的吸收率也不同。如铜（Cu）和银（Ag）对于波长1080nm的光纤激光而言，是高反材料，其吸收率很低，远远低于铁（Fe）和钢（Steel）；但是，它们对固体激光的吸收率相对而言就要高很多。

 
调试方法

  1. 针对不同功率BWT光纤激光器，参考凯普林切割工艺参数表，调试不同厚度铜、铝切割断面达到更好效果；

  2. 切割断面效果及切割速度符合要求后，调节穿孔工艺参数；

  3. 切割效果及穿孔工艺满足要求后，批量试切，验证工艺一致性和稳定性。


注意事项

喷嘴选择：在铜铝高反材料切割时，在满足切割需求情况下，尽量选择孔径较小喷嘴，避免漫反射激光通过加工头进入激光器内部光学腔体，导致其损坏。
气体选择：紫铜切割选择高压氧气、铝合金选择空气，黄铜切割选择氮气或空气作为辅助切割气体。
激光功率：高反材料切割一定要使用满功率连续模式下切割。
焦点选择：高反材料切割在满足切割断面质量条件下，尽量减少离焦量，增加激光功率密度，缩短融化材料的时间，从而提升材料吸收率，避免高反的产生。 
速度选择：高反材料批量加工时，速度应适当降低，大约是打样速度的80%左右。避免因速度不当造成高反光加热喷嘴、调高器电容容值变化、喷嘴间距变化，导致切割不稳定，并引起更多反射光通过切割头进入激光器光腔，损害激光器。
专家提醒：为了保证高反材料长期稳定切割，建议切割头的所有光路系统必须有良好的水冷循环（必须选用高质量保护镜片），须一直开启喷嘴冷却气，避免漫反射激光导热切割头从而导致切割不稳定甚至损害激光器。
 
调试方法

凯普林万瓦激光器紫铜连续加工，切割效果优异，且过程稳定。切割紫铜必须使用高压氧气切割，并在专业工程师指导下操作。
 凯普林万瓦激光器紫铜切割样件
 凯普林万瓦激光器切割样件
凯普林万瓦激光器
万瓦级市场高速增长是大势所趋，随着高端装备制造的飞速进步，光纤激光切割在这中间扮演了非常重要的作用。凯普林万瓦级合束掺镱光纤激光器内嵌自主知识产权的核心泵浦源，它拥有更好的光束质量，极大的光洁度；模式稳定，模块化全智能设计，所有外观机壳设计已达到IP65，能承载严寒酷暑，应对繁杂的工业环境。凯普林超高功率节能产品切割厚板更快速、更高效，更精准，优质的光束质量保证切割垂直度好，为企业提质增效提供强有力的保障。 
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凯普林光电成立于2003年，是面向全球的激光解决方案服务商。公司以“让梦想驭光而行”为使命，以“创变非凡”为价值观，致力于创造更好的激光产品，为全球客户提供半导体激光器、光纤激光器、超快激光器产品及解决方案。



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