淺談單模組高功率光纖激光器在金屬鈑金加工的優(yōu)勢
發(fā)布時間：2017-03-31
這種劃分一方面是激光器廠商技術(shù)水平發(fā)展的成熟程度（當(dāng)前絕大部分激光器廠商只能提供最高1200瓦的單模組激光器），另一方面也是因為一個長期以來的應(yīng)用誤區(qū)：單模組光纖激光器因為由于光斑質(zhì)量太好（高斯或者近高斯光斑模態(tài)），厚板切割能力弱！這個應(yīng)用誤區(qū)源自二氧化碳激光器金屬鈑金切割的常識，但是隨著光纖激光器和相關(guān)應(yīng)用工藝的發(fā)展，單模組激光器不僅能夠在薄板加工是大大優(yōu)于多模組光纖激光器，而且在厚板切割等應(yīng)用上也媲美多模組光纖激光器。
隨著光纖激光器和光纖激光切割機(jī)價格的不斷下降和性能的不斷提升，光纖激光器已經(jīng)基本成為金屬鈑金切割的首要選擇。當(dāng)前用于金屬鈑金加工的光纖激光器大致可以分為兩類：
中功率光纖激光器，平均功率1200瓦以內(nèi)。絕大多數(shù)中功率光纖激光器產(chǎn)品是單模組光纖激光器，輸出的QBH光纜纖芯在15-50微米之間。
高功率光纖激光器，平均功率在1200瓦以上，某些廠商甚至推出12000瓦的高功率光纖激光器。由于單模組輸出功率的限制，絕大多數(shù)高功率光纖激光器產(chǎn)品是多模組光纖激光器，由多個單模組光纖激光器耦合到一個高功率激光合束器到QBH輸出端。輸出的QBH光纜纖芯一般在50-200微米之間。
以1500瓦光纖激光器為例，單模組1500瓦光纖激光器可以選配20微米或者50微米纖芯的QBH光纜，而多模組光纖激光器只能選配50微米或者100微米纖芯的QBH光纜。
表一：多種QBH輸出纖芯和焦點能量密度比較
從表一的比較可以看得到，因為可以選配更小纖芯的QBH光纜并且輸出光斑的BPP更小，同樣功率的單模組光纖激光器能夠提供更高的能量密度，所以在薄板加工單模組激光器優(yōu)勢明顯（更快的速度和更深的焊接溶深）。
表二是幾款光纖激光器切割性能的比較：單模組1500瓦光纖激光器配50umQBH；多模組1500瓦光纖激光器配50umQBH光纜；多模組2000瓦光纖激光器配50umQBH光纜。
表二：多種光纖激光器切割性能比較
表二的比較很清晰的顯示6毫米以內(nèi)的薄板切割，單模組1500瓦光纖激光器大大優(yōu)于多模組1500瓦光纖激光器，接近甚至超越2000瓦多模組光纖激光器的性能。6毫米以上的厚板，單模組1500瓦也優(yōu)于多模組1500瓦光纖激光器，比2000瓦多模組光纖激光器稍差。
一是1500瓦光纖激光器切割16毫米碳鋼的端面圖。我們會在系列文章的寫一篇介紹任何進(jìn)一步優(yōu)化單模組激光器和匹配的切割頭從而在10毫米以上的厚板加工取得媲美甚至超越多模組光纖激光器的性能。