[發(fā)明專利]具有用于過濾紫外線過程輻射的光學元件的激光加工頭和對應的激光加工方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201880052511.4 | 申請日： | 2018-07-27 |
| 公開（公告）號： | CN111032271B | 公開（公告）日： | 2021-10-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | J-M·魏克;A·保羅 | 申請（專利權(quán)）人： | 通快機床兩合公司 |
| 主分類號： | G02B5/28 | 分類號： | G02B5/28;B23K26/06;B23K26/38;C03C17/00;B23K26/70 |
| 代理公司： | 永新專利商標代理有限公司 72002 | 代理人： | 侯鳴慧 |
| 地址： | 德國*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 具有 用于 過濾 紫外線 過程 輻射 光學 元件 激光 工頭 對應 加工 方法 | ||
一種激光加工頭(1)，用于借助激光射束(3)激光加工工件(2)其中，布置在激光射束(3)的光路中光學元件(6)根據(jù)本發(fā)明地構(gòu)造用于從來自工件(2)的過程輻射(7)中過濾掉波長小于400納米的輻射分量。優(yōu)選，所述至少一個光學元件(6)具有對于激光射束(3)的激光波長透射的并且對于過程輻射(7)的小于400納米的波長高反射的涂層(8)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種激光加工頭，其用于借助激光射束對工件進行激光加工，所述激光加工頭具有布置在激光射束的光路中的至少一個光學元件，還涉及一種用于借助通過激光加工頭指向到工件上的激光射束激光加工、尤其是激光切割工件的對應的方法。
背景技術(shù)
這種激光加工頭和激光加工方法充分已知。
在以CO2激光輻射進行的激光加工過程、尤其是激光切割過程中已知的是，基于在過程區(qū)中的高的能量輸入會形成等離子。將過程區(qū)包圍的氣氛的形成等離子的傾向取決于起作用的激光輻射的波長并且在使用波長10.6微米的CO2激光輻射的情況下是在使用具有1微米范圍中或其下的波長的固體激光輻射或二極管激光輻射的情況下的約100倍。因而，在以CO2激光器進行材料加工時通常設(shè)有調(diào)節(jié)過程，例如用于調(diào)節(jié)激光功率或切割速度，通過該調(diào)節(jié)過程探測和/或防止等離子的出現(xiàn)。在以固體激光器進行材料加工時，直至6千瓦的激光功率為止都無需這種調(diào)節(jié)介入到過程中，因為不會形成等離子。但已表明的是，以大于6千瓦的激光功率進行的激光切割的情況下，即使使用激光器固體或二極管激光器作為射束源，尤其是在長切口的情況下仍會導致過程干擾直至切口破壞。
發(fā)明內(nèi)容
因而本發(fā)明的任務是將開頭所述類型的激光加工頭進行改進，以使得可在以大于6千瓦的激光功率進行激光材料加工的情況下避免這種過程干擾并從而可提高過程穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明的任務通過以下方式解決，所述至少一個光學元件構(gòu)造用于從來自工件的過程輻射中將波長小于400納米的輻射分量過濾掉或者說封擋。優(yōu)選，所述光學元件由石英玻璃或硒化鋅構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)已知，在以較高功率(6千瓦)的固體激光輻射或二極管激光輻射進行材料加工、尤其是激光切割的情況下，雖然不形成氣氛-等離子，但形成的金屬蒸氣被置于能量強化狀態(tài)中，這導致小于400納米的波長范圍中的強功率的過程輻射。在用于以固體激光器進行材料加工的激光加工頭中所用的光學元件(反射鏡，透鏡，保護玻璃)通常由高純石英構(gòu)成。對于這種光學元件，波長低于400納米的過程輻射是關(guān)鍵的，因為石英在該波長范圍中吸收。同樣，例如用于光學元件的抗反射的涂層材料(例如Ta2O5)在低于400納米的波長范圍中能夠是吸收的并且造成光學元件的不利的加熱過程。尤其是在長的過程時長，例如在長的切口的情況下，會由于光學元件的變熱而導致焦點方位的偏移，即導致激光射束的焦點方位沿射束傳播方向的改變。根據(jù)本發(fā)明，光學元件將波長小于400納米的輻射分量從由工件或者說過程區(qū)產(chǎn)生的過程輻射過濾掉，使得光學元件不變熱或者說僅稍微變熱并從而不出現(xiàn)焦點方位的偏移。
在優(yōu)選的第一實施方式中，光學元件具有對于激光射束的激光波長透射的并且對于過程輻射的波長小于400納米的輻射分量高反射的涂層。造成干擾的過程輻射在光學元件上往回朝工件或者說過程區(qū)方向反射，使得該過程輻射不穿過光學元件并且通過該方式與激光加工頭的剩余光學元件隔離。
優(yōu)選，所述涂層對于在900至1100納米之間的或在10.6微米的范圍中的激光波長具有至少99％的透射率并且對于過程輻射的波長小于400納米的輻射分量具有至少90％、優(yōu)選至少95％的反射率。換言之，所述涂層對于激光波長不吸收和抗反射并且同時對于過程輻射的低于400納米的波長高反射。
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