[激光设备及应用] 影响CO2激光器切割质量的因素有哪些？

一、激光切割机的主流激光器是CO2激光器

激光器是激光设备的心脏，对激光切割机质量起着决定性的作用。一个好的激光器，应该具备稳定的功率、理想的模式等。激光器的种类很多，按激励的介质来分，大致可分为气体激光器和固体激光器。它们是用不同的气体或固体来作为介质，如最早的激光器就是采用红宝石作为介质。

目前用于激光切割机的主流激光器为CO2激光器，其次是YAG激光器。YAG激光器有着体积小、光电转换效率高的特点，但是由于其能量泵浦源的损耗快，维护成本高等因素使其应用受到很大限制。而采用CO2激光器，比较容易获得理想的激光模式和较高能量，加上性能稳定、停机时间短，从而被广泛应用于各种材料的切割。　

二、影响CO2激光器的切割质量的因素有哪些？

1.激励模式

CO2激光器是采用电极激励CO2气体而产生激光，按照金属电极的安装位置可分为直流激励和射频激励。

2.激光模式

激光模式是衡量激光质量最重要的指标之一。可分为单模，基模和多模。基模既TEM00模，它在X和Y轴上的指数均为0，所以是一个理想的圆点。采用TEM00模的激光可以获得光束直径，在切割加工中因其光斑小而获得切缝及更快的切割速度。

而多模更是在XY方向上均为非0指数，其光束质量较差，一般只用与焊接而不用与切割。

3.激光频率

激光输出分脉冲输出和连续输出。用于切割和焊接的激光主要采用脉冲输出方式，脉冲频率主要影响切割的速度和切口粗糙度，要获得高速切割，高频率是必不可少的。目前大多数厂家生产的CO2激光器频率都在5000Hz以内。

4.激光功率

包括峰值功率，能量稳定性等要素。不同功率在金属板材的切割中可切穿的厚度不同，以4KW激光器为例，它可切割20mm厚的碳钢板或15mm不锈钢、10mm铝合金；而5KW以上的激光器可以切割25mm厚的碳钢，不锈钢可达20mm。

功率的另一个指标是功率稳定性，优秀的切割质量，必须是优秀的切口贯穿始终。长期生产对激光器也是一个非常重要的考验。直流激励激光器由于电极烧蚀，导致在长期工作状态下功率衰减。另外，由于有的激光器的涡轮泵和真空泵采用润滑油进行润滑，导致润滑油污染激光谐振腔，而减短了激光器寿命。

5.光束发散角

从严格的角度来讲，光束发散角不属于激光器部分的内容，但是因为激光器的模式对远场发散角影响很大，所以我们把它放在这里一起讨论。光束发散角对切割质量的影响体现在切口的宽度和坡度上，越小的发散角切口宽度越窄、坡度越小，因而质量越高。

以上概括的就是影响CO2激光器类型的激光切割机的切割质量的五个要素，分别就是激励模式、激光模式、激光频率、激光功率和光束发散角。

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