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在当今的制造业中， 光纤激光切割机 已成为金属加工必不可少的工具。其中， 2kW光纤激光切割机 其动力、效率和成本效益的平衡性使其脱颖而出。但它究竟是如何工作的？为什么这么多车间依赖它？

1.激光产生原理

光源：采用掺杂镱或其他稀土元素的光纤作为增益介质。半导体泵浦源（例如二极管激光器）激发光纤中的稀土离子，引起高能级跃迁并释放特定波长的光（通常为1070-1080nm的近红外光）。

光纤放大器：

激光在柔性光纤内反复反射、放大，形成高功率密度、高光束质量的连续或脉冲激光束。

2. 激光传输与聚焦

光纤传输：

激光通过柔性光纤传输到切割头，无需复杂的镜面系统（与 CO₂ 激光器不同），从而最大程度地减少能量损失（<5%)以及适合长距离输送。

对焦系统：

切割头内的准直透镜和聚焦透镜（通常是非球面透镜）将激光束聚焦到极小的光斑（直径约为 0.01–0.1 毫米），实现 10⁶–10⁸ W/cm² 的功率密度。

3. 切料机构

金属切削中的主要物理过程：

吸收和加热：

金属表面对光纤激光波长的吸收率很高（尤其是铜和铝等高反射材料；防反射涂层可以进一步提高效率）。

光能被电子吸收并转化为热能，使材料局部温度瞬间上升到其熔点或沸点（例如，钢约为1500°C）。

熔化和汽化：

熔化切割（适用于碳钢、不锈钢）：激光能量将材料熔化，辅助气体（如氮气、氧气）吹走熔融的金属。

升华切割（适合薄片或高精度要求）：激光直接使材料气化，不需要辅助气体（如极薄的金属或非金属）。

辅助气体的作用：

氧气 (O₂)：与熔融金属发生放热反应（氧化），加速切割并改善碳钢切割表面的质量，但可能会产生氧化层。

氮气 (N₂)：惰性保护，防止氧化，适用于需要干净切割的材料，例如不锈钢和铝。

切缝的形成：

激光束相对于材料移动（由 CNC 系统控制）以形成连续的切割接缝。

动态调整焦点位置（例如自动调焦切割头）以适应不同的材料厚度。

4.数控系统及运动控制

CNC控制：

预先设定的切割路径（例如DXF文件）通过计算机转换成机械运动指令，驱动伺服电机控制切割头或工作台（X/Y/Z轴）的运动。

动态精度：

高精度导轨和直线电机确保在高达50m/min的切割速度下的定位精度（±0.05mm）。

5. 2kW功率的优势与局限性

优点：

可切割较厚的材料（如碳钢≤20mm、不锈钢≤12mm、铝≤10mm）。

速度更快（比1kW激光机快30%–50%）。

能耗更低（电光转换效率为30%–50%，明显高于CO₂激光器的10%）。

限制：

对于高反射材料（例如铜、金），需要进行特殊处理（例如调整脉冲频率）。

极厚的材料（例如碳钢>25mm）可能需要多次切割或采用等离子/火焰切割等替代方法。

6. 关键零部件及技术

光纤激光器：IPG、SPI等品牌的2kW单模或多模光纤激光器。

切割头：Precitec、Raytools等品牌，包括保护镜片、气嘴、电容式高度调节系统。

冷却系统：水冷装置保持稳定的激光温度（±1°C）。

除尘系统：通风或过滤装置处理切割烟雾。

7.典型应用场景

行业：钣金加工、汽车零部件、航空航天、电子外壳等。

材质：碳钢、不锈钢、铝合金、黄铜、钛合金等。

加工类型：平面切割、钻孔、不规则轮廓切割。

使用 DeepL.com（免费版）翻译

概括：

2kW光纤激光切割机采用高能量光纤激光束、精密光学系统和数控技术，实现金属材料的高效高精度切割。其核心优势在于高功率密度、低能耗、低维护成本，尤其适合加工中等厚度的金属板材。实际应用中，需根据材料特性调整功率、焦点位置和辅助气体类型，以优化切割质量。

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