光纤激光器的金属切割应用

金属切割是当前激光器工业加工最大的应用市场，根据切割方式的不同，金属的激光切割可以主要分为以下3类。

1）激光烧蚀切割

激光烧蚀切割采用脉冲激光逐层去除材料，它像凿子一样，只在微观尺度内用激光进行加工，这种方法让材料蒸发，而不是熔化。激光烧蚀切割理论上可以切割各种材料，但因为成本等限制，一般烧蚀切割更多的应用在蓝宝石、玻璃面板，OLED等材料的切割上。

2）激光熔化切割

激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体（Ar、He、N等），依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全蒸发汽化，所需能量只有汽化切割的1/10。

激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。

3）激光氧气切割

激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割。它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出，在金属中形成切口。激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。

激光熔化与氧气切割的典型代表是CO2激光器和光纤激光器。

切割不同材料时，要求截面落在材料的不同位置。

针对不同材料的而言，会有不同的调整方式。同时，切割时的气压，激光器的光束质量都会对切割效果带来很大的影响。

上图是CO2激光器和光纤激光器的光斑比较，相对而言，二氧化碳激光器的光斑分布偏向于平顶光斑，这在切割时可以带来更优的厚板切割效果。而光纤激光器的光斑分布更接近高斯分布，所以光纤激光器在薄板切割方面可以得到更快的速度。

当前，光纤激光器以易维护、高效率及综合使用成本更低等优势基本上占据了绝大部分切割市场，终端在使用激光器时，希望在得到更快切割速度的同时，也能比较优秀的厚板切割效果。

BWT使用特殊设计的光路控制系统，优化激光器的光束质量，在后续的切割中，可以实现更优的切割效果。

图1与图2分别是针对12mm厚碳钢的切割效果，相对普通激光器，优化后激光器切割的材料的断面质量有了很大提升，表面粗糙度大大降低，切割的纹理也更加平滑。

图3与图4分别是16mm低碳钢板的切割效果，与12mm一样，优化后的激光器在切割16mm时同样大幅提升了产品的质量。

图5与图6是6mm不锈钢板的切割效果，从图上可以明显看出。普通的激光器切割的不锈钢板更容易产生分层，而经历光束优化的激光器则没有这样的问题。

金属切割是激光加工的核心应用，无数的应用工程师也在其中通过自己的工作给切割工艺带来了很大的提升。BWT也希望能通过我们独特设计的产品，为这种应用带来更多的可能。当前，BWT90%以上的激光器器件可以实现自产，这就使BWT可以有针对性的改善设计，进而达到对终端更优的切割效果，从而为客户创造更多价值。