[00122711]高速高精万瓦级光纤激光切割工艺与装备

(一) 背景 本项目由广东省智能机器人研究院（以下简称“广智院”）牵头、广东大族粤铭激光科技股份有限公司、华中科技大学参与,三家单位联合实施。本项目主要针对国内光纤激光切割机研发生产存在国产化率低、成本高昂,缺乏拥有自主知识产权的国产高端激光切割装备的现状,开展高速高精万瓦级激光切割装备的研发工作,自主研发国产万瓦级激光光源、超高功率智能激光切割头、激光切割工艺及数控机床系统,并深入研究基于材料特性和多元工艺参数的厚板切割质量控制及工艺优化。 （二）技术指标 本项目预期实现的技术指标为： （1）单光纤工业激光器模块：功率3-4千瓦,BPP~1mm*mrad; （2）万瓦级激光输出：功率输出达万级,BPP＜5mm*mrad; （三）技术创造性与先进性 （1）突破现有技术限制,国内率先自主开发万瓦级超高功率高速高精厚板光纤激光切割机;最高切割速度可达100m/min（1mm不锈钢）。对于厚板切割,可实现最大切割厚度达30mm（碳钢）。 （2）率先自主研发万瓦级超高功率光纤激光器。分别针对薄板超高速切割、厚板高质量切割的工艺要求,进行激光光束质量和时间特性的优化和定制;开发出激光功率和光束质量优于预期目标的5千瓦单光纤激光器模块,自主工艺开发的全熔型无腐蚀熔融拉锥工艺实现超高亮度保真、高稳定性的3合1全光纤合束器,最终实现激光切割用的万瓦级高稳定性激光光源,实测功率达10.3千瓦,光束参数积BPP＜5mm*mrad。 （3）首次系统深入研究万瓦超高功率激光切割机理,建立典型材料激光切割工艺库,将工艺与装备进行有机集成; （4）率先研制出可承受万瓦激光功率的光纤激光切割头,并采用模块化设计,使得维护方便,并提供了多个可选模块,以适应不同的切割需求。 （四）技术应用情况 本项目研制出的高速高精万瓦级光纤激光切割工艺与装备能够在生产应用中能降低激光切割设备及其加工成本30%以上,有效解决大幅面高速高精厚板激光切割装备的国产化问题,相关技术和装备将应用于我国汽车板、铝合金不锈钢切割等领域,大幅提升激光切割的效率和质量。产品已投入到比亚迪、徐工集团等多家企业,应用于汽车板、铝合金不锈钢切割等领域。产品大幅缩短了加工周期、降低成本、节约能源、提高效率,促进我国在上述领域技术水平的提升和经济效益的提高。