纖維耦合激光為系統(tǒng)制造商和用戶打開了新的前景画舌。節(jié)能和提高產(chǎn)出量文紧，幫助這項(xiàng)靈活的切割技術(shù)特別是在薄板加工方面明顯地提高生產(chǎn)率—前提是與該技術(shù)應(yīng)相互適用逗耕。

　　在過去十年里庐冤，激光切割在世界范圍內(nèi)計件加工企業(yè)中以及在生產(chǎn)企業(yè)批量加工中的應(yīng)用莽浴，和這方面相關(guān)的國際研究活動一樣經(jīng)歷了可觀的繼續(xù)發(fā)展。隨著激光源泡徙、機(jī)器技術(shù)橱鹏、過程自動化以及需要切割的材料上種種創(chuàng)新的出現(xiàn)，隨之而來的是世界范圍內(nèi)正處于變革當(dāng)中的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)上的各種要求堪藐。在新近舉辦的博覽會莉兰，如漢諾威2010年Euroblech博覽會和國際專業(yè)會議如美國Anaheim舉辦的Icaleo會議上，均可令人印象深刻地看出激光切割方面當(dāng)前的技術(shù)水平和未來的發(fā)展趨勢礁竞。

　　在過去的五年里糖荒，纖維激光器和玻璃激光器的出現(xiàn)，使傳統(tǒng)的CO2激光切割市場變得越來越不穩(wěn)定了模捂。根據(jù)視角的不同捶朵，系統(tǒng)制造商、用戶和研究機(jī)構(gòu)對此做出的反應(yīng)不一枫绅，從面臨對傳統(tǒng)市場的威脅表示拒絕到面對將要打開的機(jī)遇而毫無保留地表示歡迎泉孩。要等到云開霧散，可能還需要若干年并淋。在此期間寓搬，新型激光器的性能是不可能一筆勾銷的。另一方面县耽，CO2碳激光技術(shù)保留下來的標(biāo)準(zhǔn)也依然值得重視盲妈。

　　雖說如此，纖維耦合1μm激光技術(shù)的高系統(tǒng)效率和高可用性徒浸，包括調(diào)節(jié)面棠蹬、運(yùn)營成本和維護(hù)費(fèi)用的減少描琉，仍然贏得了市場的關(guān)注。諧振器的預(yù)熱沒有時間損失偷颜，光束的引導(dǎo)不必再供應(yīng)沖洗氣體穴厅，也不必再做定期（或不定期）的補(bǔ)充校準(zhǔn)了—這些對經(jīng)過共患難的傳統(tǒng)激光技術(shù)的用戶來說都是強(qiáng)有力的論據(jù)。雖則如此彰派，纖維耦合的1μm激光系統(tǒng)在大材料厚度切割時能夠取得的切割質(zhì)量方面的局限性依然不可逾越盹火。不過，這種技術(shù)得到某些客戶市場的認(rèn)可司终，而且通過雄心勃勃的努力研究哗衫，也一再推向了更大的板材厚度。

　　早在上個世紀(jì)九十年代卧他，在2008年第一臺玻璃激光平板式切割設(shè)備上市之前示婉，Trumpf公司就向市場推出了纖維耦合的平板式激光切割設(shè)備，其基礎(chǔ)是光泵Nd:YAG激光器胆建，射束質(zhì)量依然為12 mm*mrad烤低。新型激光切割技術(shù)的先驅(qū)者是印度的Sahajanand公司和意大利Finsomac集團(tuán)的Cy-Laser。二者均于2005年安裝了第一批激光切割設(shè)備眼坏。 即使不把純粹的管加工和3D設(shè)備也計算進(jìn)來拂玻，在弗勞恩霍費(fèi)爾ILT研究所不久前所做的市場調(diào)研范圍內(nèi)，全世界就已經(jīng)調(diào)查出了24家用于鋼板加工的光纖耦合Multi-kW-激光平板切割設(shè)備宰译。

　　機(jī)器提供商把五家不同公司的激光源集成在一起檐蚜，其中IPG提供了他們當(dāng)中2/3以上的纖維激光器。1/4的機(jī)器制造商屬于Multi-kW-激光平板切割設(shè)備著名的世界市場領(lǐng)先者沿侈，有1/3以上的廠家迄今主要是因制造采用等離子和火焰切割以及沖切和水射流技術(shù)的機(jī)器而出了名的闯第。他們抓住這個機(jī)會，擴(kuò)大了自己的產(chǎn)品范圍缀拭。其中有幾家公司還在一臺機(jī)器里把一個或多個激光切割頭和上述傳統(tǒng)切割技術(shù)組合起來使用咳短。

　　激光源在可以達(dá)到的切割速度和切割質(zhì)量方面所具有的潛力，只有在同時也采用合適的激光射束光學(xué)儀器和切割氣體噴嘴蛛淋、過程傳感器和調(diào)節(jié)回路咙好、足夠的機(jī)器動態(tài)性能和剛性以及高效的鋼板裝卸裝置，在實(shí)踐中加以落實(shí)才有意義羊脾。此外還必須滿足相關(guān)的安全規(guī)定命丑。

　　最后在材料、厚度范圍认畦、零件尺寸君订、切割輪廓和必要的產(chǎn)量方面起決定作用的是作為項(xiàng)目的切割設(shè)備當(dāng)前和未來的用途，是它決定著哪種系統(tǒng)提供的解決方案最為經(jīng)濟(jì)合算御颇。

　　對激光切割基本理解的前提是對工藝過程的詳細(xì)觀察溪失。高速攝像在時間和空間上提供很高的分辨率语诈，可以觀察激光切割過程的動態(tài)情況。弗勞恩霍費(fèi)爾ILT研究所以這種方式得以發(fā)現(xiàn)并弄清了用10μm波長和1μm波長的激光對不銹鋼切割時的根本差別桃逆。當(dāng)除了波長之外所用的其它工藝過程參數(shù)相同情況下察颅，使用纖維激光器時的動態(tài)波動的熔液流和在CO2激光切割情況下平滑而均勻的正面切割現(xiàn)象有著明顯的差別。

　　在對參數(shù)相關(guān)性理解上的先驅(qū)性莫切，成為在全球競爭中成功設(shè)計現(xiàn)今加工工藝過程的關(guān)鍵兢糯。假如需要對優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計和適當(dāng)?shù)倪^程參數(shù)做出預(yù)言而又不會因?yàn)楹臅r費(fèi)力的大量測試而浪費(fèi)資源的話，那仿真計算就是可供選擇的工具贸伐。能夠描述固定式過程監(jiān)控并經(jīng)得起在廣闊的戰(zhàn)線上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較的具備足夠水平的激光切割理論模型少之又少。不過怔揩，是否必須對可以達(dá)到的切割速度和切割質(zhì)量的原因去深入思考捉邢，或者是否能夠計算出對作為過程參數(shù)（如波長、射束的功率和質(zhì)量商膊、聚束系數(shù)和焦點(diǎn)位置）功能的質(zhì)量起決定作用的速度極限和工藝過程特性伏伐，這中間又有很大的差別。

　　弗勞恩霍費(fèi)爾ILT研究所使用仿真程序Calcut對采用1μm波長的激光器切割時多重反射造成的提高速度的積極作用以及降低穩(wěn)定性的負(fù)面影響進(jìn)行了澄清晕拆。目前藐翎，切割過程的動態(tài)性能也日益得到基礎(chǔ)的理論分析。計算機(jī)硬件以及數(shù)字方法的改進(jìn)实幕，在對激光/氣體/材料系統(tǒng)中的交互作用進(jìn)行與時間相關(guān)的計算時以及在對過程結(jié)果做預(yù)測方面提供了重大的進(jìn)展吝镣。國際上在這個領(lǐng)域所做的努力也在與日俱增，今后也將不斷對激光切割過程的進(jìn)一步揭密吹吹風(fēng)昆庇。

　　激光切割系統(tǒng)包括一套激光源末贾、射束引導(dǎo)和射束成型光學(xué)儀器、一臺用于光束和材料控制的機(jī)器和一套控制單元整吆。激光源提供激光功率和激光質(zhì)量拱撵。1μm激光的波長較短，可以有效地切割包括紫銅和黃銅在內(nèi)的有色金屬绎揭。切割非金屬也有激光方案卑绢。特別是復(fù)合材料，像纖維增強(qiáng)型塑料叉室，如今的意義越來越重要蛮嘹，例如在運(yùn)輸領(lǐng)域。由于在非金屬中的吸收甚高碉榔，這為CO2激光器打開了進(jìn)入新型市場的良好機(jī)遇线区。

　　千瓦級的超短脈沖激光器由于具有非線性的射束-材料相互作用而可以進(jìn)行保護(hù)材料但卻非常有效的切割，將來也將具有越來越重要的意義拄央。

　　利用高射束質(zhì)量激光器獲得的自由度铜殉，目前還遠(yuǎn)未挖掘殆盡寡专。這種激光器提供的改進(jìn)潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)前的參數(shù)范圍，因?yàn)檫@種激光器允許射束工具大幅度地按照材料的要求和切割任務(wù)進(jìn)行調(diào)整郊察。射束導(dǎo)向和射束造型決定所使用的射束特性茧伍。據(jù)此，今后激光過程開發(fā)的一項(xiàng)重要任務(wù)是酷窥，利用全面的光學(xué)設(shè)備咽安，對激光能、波長蓬推、極化以及輻射向量等在時間和空間上的分布進(jìn)行恰如其分的控制妆棒。

　　高動態(tài)的射束或材料的運(yùn)動，可以用掃描儀或直接驅(qū)動技術(shù)來實(shí)現(xiàn)沸伏。切割氣體支持的高速切割以及無切割氣體的遙控切割方面的最新成果表明糕珊，利用適當(dāng)?shù)纳涫煨秃蜕涫刂疲诒“寮庸し矫婵梢赃_(dá)到前所未有的生產(chǎn)率毅糟。當(dāng)前的基準(zhǔn)是用4kW的激光功率以100m/min切割1mm厚的鋼板红选。

　　這種過程的調(diào)整和運(yùn)行，需要具備全面的過程知識姆另，而且這些知識最理想的方式是安裝在機(jī)器的控制裝置里喇肋。當(dāng)前的認(rèn)知是對未來系統(tǒng)提出相應(yīng)的關(guān)鍵要求。借助成像的傳感器迹辐、超模型支持的智能數(shù)據(jù)處理和自我優(yōu)化切割機(jī)參數(shù)調(diào)整的封閉式調(diào)節(jié)回路蝶防，就可以實(shí)現(xiàn)這一認(rèn)知。這對新的十年來說旋钓，即使像對激光切割這樣一種成熟的技術(shù)來說垫暑，也是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。

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