一種用于有色金屬切割的激光切割的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及激光切割【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種用于有色金屬切割的激光切割機(jī)，包括依次連接的脈沖激光發(fā)生器、用于將激光導(dǎo)向所需要方向的折射反射鏡組、激光切割頭，所述脈沖激光發(fā)生器的激光諧振腔內(nèi)設(shè)有聲光Q開關(guān)。本實用新型能夠顯著提高激光器輸出激光的峰值功率，更適合有色金屬板材的切割。
【專利說明】—種用于有色金屬切割的激光切割機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及激光切割【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是一種用于有色金屬切割的激光切割機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖工作方式是指每間隔一定時間才工作一次的方式。以脈沖工作方式工作的激光發(fā)生器就是脈沖激光發(fā)生器。脈沖激光發(fā)生器具有較大輸出功率，適合于激光打標(biāo)、切割、測距等。燈泵浦YAG激光切割機(jī)就是常見的脈沖激光切割機(jī)。然而，燈泵浦YAG激光切割機(jī)切割鋁合金、銅等有色金屬材料時，其切割速度和可切割材料厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于切割碳鋼、 不銹鋼等材料的指標(biāo)。而市場上對有色金屬的切割需求正在逐年增長，經(jīng)過試驗研究發(fā)現(xiàn)， 如果要提高鋁合金、銅等有色金屬的切割效率，需要提高脈沖激光器的峰值功率，而非平均功率，因此如何提高脈沖激光器的峰值功率，從而提高切割有色金屬材料的切割效率，就成為亟待解決的問題。
[0003]聲光Q開關(guān)是安裝在固體激光器中，將激光能量壓縮到寬度較窄的脈沖中發(fā)射的一個光學(xué)器件。一般應(yīng)用于連續(xù)激光器，將連續(xù)激光器諧振腔內(nèi)的光能量，在腔的輸出端以單一脈沖形式釋放出來，于是就獲得峰值功率很高的巨脈沖激光，從而將連續(xù)激光器轉(zhuǎn)換成峰值功率更高的脈沖激光器。其原理是利用聲光相互作用來控制激光諧振腔損耗的調(diào)Q 技術(shù)，Q值稱為激光腔品質(zhì)因數(shù):定義為Q=2 X ^腔內(nèi)存儲的能量/每秒損耗的能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種用于有色金屬切割的激光切割機(jī)，能夠顯著提高激光器輸出激光的峰值功率，更適合有色金屬板材的切割。
[0005]本實用新型的目的是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的:一種用于有色金屬切割的激光切割機(jī)，包括依次連接的脈沖激光發(fā)生器、用于將激光導(dǎo)向所需要方向的折射反射鏡組、激光切割頭，所述脈沖激光發(fā)生器的激光諧振腔內(nèi)設(shè)有聲光Q開關(guān)。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述脈沖激光發(fā)生器為燈泵浦YAG激光發(fā)生器，由橢圓柱聚光腔、Nd: YAG激光棒、泵浦源氙燈、諧振腔輸出鏡、諧振腔全反鏡組成。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述聲光Q開關(guān)包括聲光介質(zhì)、電聲轉(zhuǎn)換器、吸聲材料、LC濾波器及冷卻底座，其所述聲光介質(zhì)設(shè)于冷卻底座上，聲光介質(zhì)底部設(shè)有吸聲材料；所述電聲轉(zhuǎn)換器附著于聲光介質(zhì)上；LC濾波器的輸出端與電聲轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，LC濾波器的輸入端接外部射頻電源。
[0008]在上述技術(shù)方案中，外部射頻電源為專用電源，射頻頻率27.12MHz，開關(guān)頻率 IKHz~IOOKHz可調(diào)，采用專用軟件控制。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述聲光Q開關(guān)的聲光介質(zhì)由石英晶體Quartz制成 。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述聲光Q開關(guān)的LC濾波器采用雙電感加電容形式，由電感L1、電感L2和電容C組成，其中電感LI和電容C串聯(lián)后再與電感L2并聯(lián)。
[0011]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0012]1.采用燈泵浦YAG脈沖激光發(fā)生器加聲光調(diào)Q技術(shù)，提高了脈沖激光發(fā)生器的峰 值功率，在不增加激光器功率的前提下，顯著提高了切割有色金屬材料的切割效率，切割速 度較未加Q開關(guān)前提升了 3-4倍。
[0013]2.目前在汽車制造行業(yè)，出于節(jié)能環(huán)保方面的原因，采用鋁合金材料是汽車發(fā)展 一大趨勢。汽車行業(yè)對鋁合金板材切割設(shè)備的需求開始增長。另外，在廣告字、特別是高端 廣告字方面，鈦金字、銅字、鍍金字、鋁字等的使用越來越多，這些都是用來制作精品字，有 很高的經(jīng)濟(jì)效益。因此，廣告行業(yè)對銅、鈦、鋁等材料切割的需求也在不斷增加。綜上所述， 在有色金屬切割領(lǐng)域有巨大的市場需求和經(jīng)濟(jì)效益。本實用新型比現(xiàn)有C02激光切割機(jī)、 光纖激光切割機(jī)等切割鋁合金、銅等有色金屬有一次性投資小，使用成本低，切割效率高的 優(yōu)勢，能夠給用戶節(jié)省資金，提高效率，具有良好的社會效益和發(fā)展前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型用于有色金屬切割的激光切割機(jī)的原理示意圖。
[0015]圖2為本實用新型中脈沖激光發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本實用新型中聲光Q開關(guān)的LC濾波器電路圖。
[0017]其中:1.脈沖激光發(fā)生器、2.折射反射鏡組、3.激光切割頭、4.Nd = YAG激光棒、 5.橢圓柱聚光腔、6.諧振腔全反鏡、7.諧振腔輸出鏡、8.聲光介質(zhì)、9.吸聲材料、10.冷卻 底座、11.電聲轉(zhuǎn)換器、12.進(jìn)水管、13.出水管。
【具體實施方式】
[0018]經(jīng)過試驗研究發(fā)現(xiàn)，如果要提高鋁合金、銅等有色金屬的切割效率，需要提高脈沖 激光器的峰值功率，而非平均功率。本實用新型就是利用這個研究結(jié)果，創(chuàng)造性地采用了聲 光Q開關(guān)以及配套的Q開關(guān)驅(qū)動器即外部射頻電源，對燈泵浦YAG脈沖激光進(jìn)行調(diào)制，從而 提高脈沖激光的峰值功率，使其滿足于有色金屬的切割要求。
[0019]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步的描述。
[0020]如圖1、2所示，本實施例提供一種用于有色金屬切割的激光切割機(jī)，包括依次連 接的脈沖激光發(fā)生器1、用于將激光導(dǎo)向所需要方向的折射反射鏡組2、激光切割頭3，所述 脈沖激光發(fā)生器I的激光諧振腔內(nèi)設(shè)有聲光Q開關(guān)。所述脈沖激光發(fā)生器I為燈泵浦YAG 激光發(fā)生器，由橢圓柱聚光腔5、Nd: YAG激光棒4、泵浦源氙燈、諧振腔輸出鏡7、諧振腔全反 鏡6組成。
[0021]在上述實施例中，所述聲光Q開關(guān)采用石英晶體Quartz作為聲光介質(zhì)8,折射率 n = 1.544 ;電聲轉(zhuǎn)換器11附著在石英晶體上；采用焊接方式將石英晶體與冷卻底座10連 接，保證焊接牢固且導(dǎo)熱良好；焊料厚度0.3至0.5mm,同時作為吸聲材料9 ;冷卻底座10用 LY12鋁材制作，采用表面鍍鎳工藝，在保證冷卻良好的同時避免了鋁材在冷卻水浸泡時產(chǎn) 生鋁垢對水質(zhì)的污染；冷卻底座10僅下部一塊，簡化了冷卻水路，溫度保護(hù)值55°C。如圖3 所示，本實施例中的LC濾波器采用雙電感加電容形式，由電感L1、電感L2和電容C組成，其 中電感LI和電容C串聯(lián)后再與電感L2并聯(lián)；LC濾波器的輸出端與電聲轉(zhuǎn)換器11的輸入端相連，LC濾波器的輸入端接外部射頻電源。外部射頻電源為專用電源，射頻頻率27.12MHz, 開關(guān)頻率IKHz?IOOKHz可調(diào)，采用專用軟件控制。
[0022]實驗證明，使用本實例對500W燈泵浦YAG脈沖激光進(jìn)行調(diào)制，顯著提高了激光輸 出的峰值功率，將燈泵浦YAG激光切割機(jī)切割有色金屬的速度提高了 3-4倍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于有色金屬切割的激光切割機(jī)，包括依次連接的脈沖激光發(fā)生器、用于將激 光導(dǎo)向所需方向的折射反射鏡組、激光切割頭，其特征是:所述脈沖激光發(fā)生器的激光諧振 腔內(nèi)設(shè)有聲光Q開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有色金屬切割的激光切割機(jī)，其特征是:所述脈沖激光 發(fā)生器為燈泵浦YAG激光發(fā)生器，由橢圓柱聚光腔、Nd: YAG激光棒、泵浦源氙燈、諧振腔輸 出鏡、諧振腔全反鏡組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有色金屬切割的激光切割機(jī)，其特征是:所述聲光Q開 關(guān)包括聲光介質(zhì)、電聲轉(zhuǎn)換器、吸聲材料、LC濾波器及冷卻底座,其所述聲光介質(zhì)設(shè)于冷卻 底座上，聲光介質(zhì)底部設(shè)有吸聲材料；所述電聲轉(zhuǎn)換器附著于聲光介質(zhì)上；LC濾波器的輸 出端與電聲轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，LC濾波器的輸入端接外部射頻電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于有色金屬切割的激光切割機(jī)，其特征是:所述外部射頻 電源為專用電源，射頻頻率.27.12MHz,開關(guān)頻率IKHz?IOOKHz可調(diào)，采用專用軟件控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于有色金屬切割的激光切割機(jī)，其特征是:所述聲光Q開 關(guān)的聲光介質(zhì)由石英晶體Quartz制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于有色金屬切割的激光切割機(jī)，其特征是:所述聲光Q開 關(guān)的LC濾波器采用雙電感加電容形式，由電感L1、電感L2和電容C組成，其中電感LI和電 容C串聯(lián)后再與電感L2并聯(lián)。
【文檔編號】B23K26/08GK203380514SQ201320431577
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】張愛萍, 陳橋立, 徐建鋼, 齊飛, 李果 申請人:武漢嘉銘激光有限公司