固體脈沖YAG激光加工設備及切割工藝性研究.pdf

1、本文基于大功率固體YAG激光器設計的四項關鍵技術，研制出一臺大功率固體脈沖YAG激光器樣機。機床部分采用龍門式結構，由平面工作臺、橫梁部分、旋轉機構及隨動裝置構成；采用數(shù)控系統(tǒng)控制，實現(xiàn)了激光電源、冷卻系統(tǒng)及機床四軸伺服系統(tǒng)的有機結合；整個激光加工系統(tǒng)功能完善，各項指標滿足使用要求。 通過對激光器的功率測試得出，調節(jié)電壓對激光器的平均功率、脈沖能量和峰值功率都有較大影響，三者都隨電壓的增加而增大；脈沖寬度的增大也會使平均功率、脈

2、沖能量和峰值功率增大；頻率對激光器的平均功率影響較大，對脈沖能量和峰值功率影響很小；本激光器所能達到的最大平均功率為486W，單脈沖能量為83.8J，峰值功率為9200W。測得激光器能量轉換效率最大達到4.1％；測量并計算得出輸出激光束的光束參數(shù)乘積Kf為16.5mm·mrad；經(jīng)打孔試驗測量聚焦光斑直徑最小可達17μm。 對4mm厚的鎂合金AZ31板材進行的激光切割試驗，切割工藝參數(shù)中電壓、脈寬、頻率和離焦量對割縫寬度的影響較

3、大；電壓和脈寬對割縫背面掛渣有一定的影響。激光切割(氬氣輔助)鎂合金割縫斷面距板材上表面1/4以下形成一層重熔層，最厚達到120μm；重熔層上有很多微小裂紋，擴展深度達140μm；重熔層與母材交界處沒有發(fā)現(xiàn)明顯的熱影響區(qū)。重熔層和母材的物相種類組成是一致的，均為Mg固溶體和金屬間化合物Al12Mg17。激光切割斷面重熔層的顯微硬度由內(nèi)到外逐漸增大，母材一側接近重熔層邊界熱影響區(qū)硬度比母材稍大。激光切割鎂合金材料的切割質量受輔助氣體的種類

4、影響較大，從總體的切割質量上對比，使用氬氣、氮氣和氧氣作為輔助氣體，切割質量依次變差，其中使用氧氣切割的割縫寬且斷面和背面氧化嚴重。 使用空氣等離子弧切割4mm厚的AZ31鎂合金板，切縫約是激光切割的4倍，且切割斷面容易氧化；斷面也形成薄的重熔層，且內(nèi)部有大量氣孔，但無裂紋；下部熱影響區(qū)明顯，厚度達到50μm。 對厚度為4mm的5A06鋁合金板材進行的激光切割試驗，工藝參數(shù)中功率、頻率和離焦量對割縫寬度影響較大：割縫背面