一种用于有色金属切割的激光切割的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及激光切割【技术领域】，提供一种用于有色金属切割的激光切割机，包括依次连接的脉冲激光发生器、用于将激光导向所需要方向的折射反射镜组、激光切割头，所述脉冲激光发生器的激光谐振腔内设有声光Q开关。本实用新型能够显著提高激光器输出激光的峰值功率，更适合有色金属板材的切割。
【专利说明】—种用于有色金属切割的激光切割机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光切割【技术领域】，具体的说是一种用于有色金属切割的激光切割机。
【背景技术】
[0002]脉冲工作方式是指每间隔一定时间才工作一次的方式。以脉冲工作方式工作的激光发生器就是脉冲激光发生器。脉冲激光发生器具有较大输出功率，适合于激光打标、切割、测距等。灯泵浦YAG激光切割机就是常见的脉冲激光切割机。然而，灯泵浦YAG激光切割机切割铝合金、铜等有色金属材料时，其切割速度和可切割材料厚度远远低于切割碳钢、 不锈钢等材料的指标。而市场上对有色金属的切割需求正在逐年增长，经过试验研究发现， 如果要提高铝合金、铜等有色金属的切割效率，需要提高脉冲激光器的峰值功率，而非平均功率，因此如何提高脉冲激光器的峰值功率，从而提高切割有色金属材料的切割效率，就成为亟待解决的问题。
[0003]声光Q开关是安装在固体激光器中，将激光能量压缩到宽度较窄的脉冲中发射的一个光学器件。一般应用于连续激光器，将连续激光器谐振腔内的光能量，在腔的输出端以单一脉冲形式释放出来，于是就获得峰值功率很高的巨脉冲激光，从而将连续激光器转换成峰值功率更高的脉冲激光器。其原理是利用声光相互作用来控制激光谐振腔损耗的调Q 技术，Q值称为激光腔品质因数:定义为Q=2 X ^腔内存储的能量/每秒损耗的能量。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术的不足之处，而提供一种用于有色金属切割的激光切割机，能够显著提高激光器输出激光的峰值功率，更适合有色金属板材的切割。
[0005]本实用新型的目的是通过如下技术措施来实现的:一种用于有色金属切割的激光切割机，包括依次连接的脉冲激光发生器、用于将激光导向所需要方向的折射反射镜组、激光切割头，所述脉冲激光发生器的激光谐振腔内设有声光Q开关。
[0006]在上述技术方案中，所述脉冲激光发生器为灯泵浦YAG激光发生器，由椭圆柱聚光腔、Nd: YAG激光棒、泵浦源氙灯、谐振腔输出镜、谐振腔全反镜组成。
[0007]在上述技术方案中，所述声光Q开关包括声光介质、电声转换器、吸声材料、LC滤波器及冷却底座，其所述声光介质设于冷却底座上，声光介质底部设有吸声材料；所述电声转换器附着于声光介质上；LC滤波器的输出端与电声转换器的输入端相连，LC滤波器的输入端接外部射频电源。
[0008]在上述技术方案中，外部射频电源为专用电源，射频频率27.12MHz，开关频率 IKHz~IOOKHz可调，采用专用软件控制。
[0009]在上述技术方案中，所述声光Q开关的声光介质由石英晶体Quartz制成 。
[0010]在上述技术方案中，所述声光Q开关的LC滤波器采用双电感加电容形式，由电感L1、电感L2和电容C组成，其中电感LI和电容C串联后再与电感L2并联。
[0011]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0012]1.采用灯泵浦YAG脉冲激光发生器加声光调Q技术，提高了脉冲激光发生器的峰 值功率，在不增加激光器功率的前提下，显著提高了切割有色金属材料的切割效率，切割速 度较未加Q开关前提升了 3-4倍。
[0013]2.目前在汽车制造行业，出于节能环保方面的原因，采用铝合金材料是汽车发展 一大趋势。汽车行业对铝合金板材切割设备的需求开始增长。另外，在广告字、特别是高端 广告字方面，钛金字、铜字、镀金字、铝字等的使用越来越多，这些都是用来制作精品字，有 很高的经济效益。因此，广告行业对铜、钛、铝等材料切割的需求也在不断增加。综上所述， 在有色金属切割领域有巨大的市场需求和经济效益。本实用新型比现有C02激光切割机、 光纤激光切割机等切割铝合金、铜等有色金属有一次性投资小，使用成本低，切割效率高的 优势，能够给用户节省资金，提高效率，具有良好的社会效益和发展前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型用于有色金属切割的激光切割机的原理示意图。
[0015]图2为本实用新型中脉冲激光发生器的结构示意图。
[0016]图3为本实用新型中声光Q开关的LC滤波器电路图。
[0017]其中:1.脉冲激光发生器、2.折射反射镜组、3.激光切割头、4.Nd = YAG激光棒、 5.椭圆柱聚光腔、6.谐振腔全反镜、7.谐振腔输出镜、8.声光介质、9.吸声材料、10.冷却 底座、11.电声转换器、12.进水管、13.出水管。
【具体实施方式】
[0018]经过试验研究发现，如果要提高铝合金、铜等有色金属的切割效率，需要提高脉冲 激光器的峰值功率，而非平均功率。本实用新型就是利用这个研究结果，创造性地采用了声 光Q开关以及配套的Q开关驱动器即外部射频电源，对灯泵浦YAG脉冲激光进行调制，从而 提高脉冲激光的峰值功率，使其满足于有色金属的切割要求。
[0019]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的描述。
[0020]如图1、2所示，本实施例提供一种用于有色金属切割的激光切割机，包括依次连 接的脉冲激光发生器1、用于将激光导向所需要方向的折射反射镜组2、激光切割头3，所述 脉冲激光发生器I的激光谐振腔内设有声光Q开关。所述脉冲激光发生器I为灯泵浦YAG 激光发生器，由椭圆柱聚光腔5、Nd: YAG激光棒4、泵浦源氙灯、谐振腔输出镜7、谐振腔全反 镜6组成。
[0021]在上述实施例中，所述声光Q开关采用石英晶体Quartz作为声光介质8,折射率 n = 1.544 ;电声转换器11附着在石英晶体上；采用焊接方式将石英晶体与冷却底座10连 接，保证焊接牢固且导热良好；焊料厚度0.3至0.5mm,同时作为吸声材料9 ;冷却底座10用 LY12铝材制作，采用表面镀镍工艺，在保证冷却良好的同时避免了铝材在冷却水浸泡时产 生铝垢对水质的污染；冷却底座10仅下部一块，简化了冷却水路，温度保护值55°C。如图3 所示，本实施例中的LC滤波器采用双电感加电容形式，由电感L1、电感L2和电容C组成，其 中电感LI和电容C串联后再与电感L2并联；LC滤波器的输出端与电声转换器11的输入端相连，LC滤波器的输入端接外部射频电源。外部射频电源为专用电源，射频频率27.12MHz, 开关频率IKHz?IOOKHz可调，采用专用软件控制。
[0022]实验证明，使用本实例对500W灯泵浦YAG脉冲激光进行调制，显著提高了激光输 出的峰值功率，将灯泵浦YAG激光切割机切割有色金属的速度提高了 3-4倍。
【权利要求】
1.一种用于有色金属切割的激光切割机，包括依次连接的脉冲激光发生器、用于将激 光导向所需方向的折射反射镜组、激光切割头，其特征是:所述脉冲激光发生器的激光谐振 腔内设有声光Q开关。
2.根据权利要求1所述的用于有色金属切割的激光切割机，其特征是:所述脉冲激光 发生器为灯泵浦YAG激光发生器，由椭圆柱聚光腔、Nd: YAG激光棒、泵浦源氙灯、谐振腔输 出镜、谐振腔全反镜组成。
3.根据权利要求1所述的用于有色金属切割的激光切割机，其特征是:所述声光Q开 关包括声光介质、电声转换器、吸声材料、LC滤波器及冷却底座,其所述声光介质设于冷却 底座上，声光介质底部设有吸声材料；所述电声转换器附着于声光介质上；LC滤波器的输 出端与电声转换器的输入端相连，LC滤波器的输入端接外部射频电源。
4.根据权利要求3所述的用于有色金属切割的激光切割机，其特征是:所述外部射频 电源为专用电源，射频频率.27.12MHz,开关频率IKHz?IOOKHz可调，采用专用软件控制。
5.根据权利要求3所述的用于有色金属切割的激光切割机，其特征是:所述声光Q开 关的声光介质由石英晶体Quartz制成。
6.根据权利要求3所述的用于有色金属切割的激光切割机，其特征是:所述声光Q开 关的LC滤波器采用双电感加电容形式，由电感L1、电感L2和电容C组成，其中电感LI和电 容C串联后再与电感L2并联。
【文档编号】B23K26/08GK203380514SQ201320431577
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年7月19日 优先权日:2013年7月19日
【发明者】张爱萍, 陈桥立, 徐建钢, 齐飞, 李果 申请人:武汉嘉铭激光有限公司