IPG100W红外纳秒激光切割技术优化

本小节主要研究IPG 100 W 红外纳秒激光切割极耳工艺。铜箔切割所需的能量阈值与有效光斑直径的关系如图4-8所示；极限切割速度与频率的关系如图4-9所示；极限切割速度与离焦量的关系如图4-10所示；有效光斑直径与单脉冲能量的关系如图4-11所示；有效光斑直径与离焦量的关系如图4-12所示；切割速度与光斑直径的关系如图4-13所示；阳极切割速度与脉宽的关系如图4-14所示；M2=1.3时光斑直径与离焦量的关系如图4-15所示；M2=1.6时光斑直径与离焦量的关系如图4-16所示。

图4-8　铜箔切割所需的能量阈值与有效光斑直径的关系

图4-9　极限切割速度与频率的关系

图4-10　极限切割速度与离焦量的关系

对于铜箔切割，有效光斑直径只能做到30μm 左右。为了保证铜箔高速切割，激光光斑必须小于90μm。

图4-11　有效光斑直径与单脉冲能量的关系

图4-12　有效光斑直径与离焦量的关系

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图4-13　切割速度与光斑直径的关系

图4-14　阳极切割速度与脉宽的关系

图4-15　M2=1.3时光斑直径与离焦量的关系

图4-16　M2=1.6时光斑直径与离焦量的关系

由图4-15、图4-16可知，M2更小的激光，其聚焦能力更强，聚焦光斑更小，且在相同离焦量情况下，光斑也更小；同理，M2更小的激光，在控制相同有效光斑直径的情况下，可以获得更长的有效焦深，切割稳定性更高。

相同参数下，阴极切割速度均大于阳极切割速度；涂覆层的切割属于材料去除，切割速度取决于平均功率，与频率关系不大；箔材切割速度取决于单位时间内的脉冲数量，频率越高速度越快。

（1）对于切割Cu、Al来说，在焦点附近，f160、f100场镜下极限切割速度并没有太大区别，极限切割速度大于4500 mm/s时f160场镜下的离焦量均大于f100场镜下的离焦量，f100场境下切割Cu的离焦量大约是0.9 mm，切割Al的大约是1.5 mm；f160场镜下切割Cu的离焦量大约是1.2 mm，切割Al的是2.7 mm 以上。

（2）对于切割C、AT9来说，f160场镜下的极限切割速度均小于f100场境的，对于C更为明显；以极限切割速度大于1000 mm/s为界，f100场镜下切割C的离焦量大约是0.9 mm，f160场镜下切割C的极限切割速度为900 mm/s，f100场镜下切割AT9的离焦量大约是1.5 mm，f160场镜下切割AT9的离焦量大约是2.1 mm。

（3）随着能量的降低，极限切割速度也随之下降。