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光纤激光器和CO2激光器哪一种好“该如何选择呢”看这里~!

发表时间:2018-01-04 15:06:52 发布者: 奥门永利官网误乐域浏览量:0
  看似简单的此问题,但要说清楚可就没那么简单了。

  我们试从多方面、多角度为用户提供完备的信息和持平的意见,以期收到释疑解惑之效。光纤激光器产生的激光(下文简称光纤激光)的波长为1.06μm,CO2激光器产生的激光(下文简称co2激光)波长为10.6μm,均是红外光,可被材料吸收。切割是目前应用较广泛的激光工业加工技术。为方便起见,本文展开的讨论均基于激光切割,除非另作特别说明。


  两种激光器的长短优劣:作为用户,先得了解光纤激光器和CO2激光器各自的死穴,所谓死穴就是切割加工的盲区。避开了死穴(盲区)后,再争短竞长,选定适合需要的那一款。

  1、光纤激光器的死穴:光纤激光不能切割非金属,包括木材、塑料、皮革、棉麻织物等。如果需要加工的工件材料恰是非金属,那么光纤激光器只能落选,而非CO2激光器莫属。

  2、汽车内饰件大多为非金属材料,采用高精度机器人+CO2激光器的加工系统,对其空间曲面进行切割,这样的加工系统需解决激光束在机器人各关节间的传输难题。

  3、光纤激光也不能切割表面有覆盖层的材料,如普通覆膜不锈钢、有防锈涂料的特种钢板等。有用户对此注意不够,而选择光纤激光器,不得不将普通覆膜的不锈钢外发切割加工。如要采用光纤激光专用覆膜,则成本升高。

  CO2激光器的死穴:CO2激光不能切割铜材,包括黄铜、紫铜。如果需要切割铜材,只有光纤激光器够格。对于CO2激光来说,铜材属于高反射性材料,激光几乎全部被反射而不被吸收;反射光返回激光器,造成危害。CO2激光对铝合金的反射率也较高。安装背反射隔离器,可有效保护CO2激光器,从而可安全切割铝合金。

  我们且从使用成本、切割速度、穿孔效率、断面质量等方面,让两种激光器来争短竞长。 

  1、这里,为方便对比两种激光器的成本差别,仅计算电力、耗材、介质气体三部分构成的成本,这三部分的成本,两者是不同的,人力、折旧、场地、切割气体等,对于两种激光器来说,成本相同,故不计算。

  2、两种激光器均需耗费巨量电力,光纤激光器电光转换效率约30%,CO2激光器约10%。以3000W激光器而论,光纤激光器耗电约10kW电力,而CO2激光器耗电约30kW。以电价1元/度、占载率70%计,则成本分别为7元/小时、21元/小时。

  3、另外,由于效率不同,所以,两种激光器所产生的热量不同,需要的水冷机的规格(制冷量)也不同。光纤激光器需要的水冷机的耗电量为13kW,CO2激光器需要的水冷机的耗电量为18kW。以电价1元/度、占载率70%计,则成本分别为9元/小时、12.8元/小时。

  4、在日常使用过程中,采用光纤激光器的切割机(后文简称光纤切割机)需耗费的材料有:聚焦镜、陶瓷体、喷嘴、保护镜等,成本约3元/小时。

  5、另外,据4年来的统计,激光模块和扩束镜有其使用寿命,从而分别产生约4元/小时、1元/小时的成本(特别说明,ROFIN光纤激光器需更换的小单元是半导体模组,成本约1元/小时)。

  6、采用CO2激光器的切割机(后文简称CO2切割机)需耗费的材料有:聚焦镜、陶瓷体、喷嘴、反射镜等,成本约2.5元/小时。

  7、光纤激光器无需介质气体;CO2激光器需使用介质气体才能产生激光,成本约1元/小时。

  8、另外,CO2激光器每3000小时进行常规点检,每6000小时进行深度点检,发生约2元/小时的成本。

  典型的光纤激光器应用系统

  综上,光纤激光器使用成本约24元/小时,CO2激光器则约为38.3元/小时,相差14.3元/小时。按每天使用10小时计,则每天成本差为143元。市场上关于两种激光器的使用成本的差别的说法,有些夸大。

  附带提一下,光纤激光的传输介质为光纤,光束封闭于光纤内,“曲线传播”,不受外界环境影响。CO2激光传输介质为空气,直线传播,靠反射镜改变传输方向,易受外界环境影响,可能需要对这些反射镜进行维护,从而稍稍增加使用成本。


  切割速度:切割速度、穿孔效率、断面质量等方面构成激光切割效能,是评价激光器(机器)的综合性指标。金属加工微信,内容不错,值得关注。

  光纤激光器切割薄板有优势,尤其是厚度3mm以下者,优势明显,相对于CO2激光器,切割速度比值可达4:1;而6mm是两种激光器优势互换的临界厚度。切割厚度>6mm的板材,光纤激光无优势;随着厚度的增加,CO2渐显优势,但并不显着。总的说来,切割速度方面还是光纤激光器有优势。


  穿孔效率:激光束对工件开始切割前,需穿透工件。光纤激光的穿孔时间明显比CO2长。

  1、还是以3kW 光纤激光器和CO2激光器为例。对于厚度为8mm的碳钢,后者比前者少1秒钟;10mm时,后者少2秒;随着厚度的增加,CO2激光器在穿孔方面的优势愈益显着。以每天穿孔2000次、每次穿孔时间差3秒钟计,则每天穿孔时间差为6000秒,约合1.7小时。

  2、CO2激光器因较高的穿孔效率,每天可缩减1.7小时的机器使用时间。即使采用较保守的数据,计入人工(30元/小时)、设备折旧(25元/小时)和场地(2元/小时)费用,节省的成本有(CO2激光器):
  

  断面质量:断面质量通常指粗糙度(光洁度)、垂直度。

  1、切割3mm以下厚度的钢板时,光纤激光切割的断面质量(粗糙度和垂直度)略差于CO2。随着厚度的增加,断面质量的差异愈益明显。
  2、厚度≥3mm的不锈钢,光纤激光切割的断面呈磨砂状,而CO2呈光亮状。
  3、厚度为16mm的碳钢,光纤激光切割断面的垂直度远差于CO2,前者为0.4~0.5mm,后者可达0.1mm。
  4、另外,碳钢板对光纤激光能量吸收率高,在切割小孔(孔径≤板材厚度)时,反而是个缺点,切割质量较差。

  5、顺便指出,激光切割的精度与采用何种激光器无关,而与机器定位精度、重复定位精度、切缝宽度的一致性有关。光纤激光切割的切缝窄,CO2的切缝稍宽。但切缝的宽窄不影响零件的精度,因为通过割缝补偿功能,可以抵消切缝宽度。


  奥门永利官网误乐域的光纤激光器和CO2激光器究竟哪种好
  有了以上数据,不难得出一个合乎逻辑的结论,从而作出理性的选择。不能笼统地讲是光纤激光器好,也不能笼统地讲是CO2激光器好。应该基于特定的应用进行分析、判断。
 
 光纤激光器                       CO2激光器

切割非金属                                                          不适合                              适合
切割铜材                                                              适合                               不适合
切割铝合金                                                          有优势                             无优势
切割厚度≤6mm的黑色金属                       有优势:成本低、速度快     无优势:成本高、速度慢
切割厚度>6mm的黑色金属       光纤激光器无优势,切割速度与CO2激光器不相上下,断面质量、穿孔效率均劣于CO2激光器。

    co2激光器有优势:切割速度略快于光纤激光器,断面质量好,穿孔效率高,所缩减的时间可抵消其高出光纤激光器的成本而有余。


      我们看到,光纤激光器与CO2激光器在面对特定应用需求时各有其优势和弱势。目前和今后一段时期内,光纤激光器和CO2激光器不能互相替代,而只能共存互补。径向偏振CO2激光器的技术进展值得注意,可能在薄板切割方面缩小与光纤激光器的差距。


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