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光纖激光器與CO2激光器對比

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經常被問到:對於工業加工 ,對於光纖激光器和CO2激光器有什麼好處 ?更具體地說 ,這兩種激光器的優點和缺點是什麼 ?光纖激光器可以取代O2激光器嗎 ?

說清楚這一點可能並不容易 。

我們試圖從多方面和角度爲用戶提供完整的信息和平衡的意見 ,以獲得疑惑和疑惑的效果 。

由光纖激光器(以下稱爲光纖激光器)產生的激光的波長爲1.06μm ,由CO2激光器(以下稱爲CO2激光器)產生的激光具有10.6μm的波長 ,其爲紅外光和可以被材料吸收 。工業材料加工 。

切割是目前應用最廣泛的激光工業加工技術 。爲方便起見 ,除非另有說明 ,否則本文開發的討論基於激光切割 。

兩種激光器的長短優劣

作爲用戶 ,您必須首先了解光纖激光器和CO2激光器的相應死角 。所謂的死孔是切割和加工的盲區 。在避開死角(盲區)後 ,爭奪短暫的比賽並選擇適合您需求的比賽 。

光纖激光器的死孔

光纖激光器不能切割非金屬 ,包括木材 ,塑料 ,皮革 ,棉和亞麻 。如果要加工的工件材料只是非金屬 ,則光纖激光器只能丟失 ,而不是CO2激光器 。

大多數汽車內飾件都是非金屬材料 。採用高精度機器人+ CO2激光加工系統切割空間表面 。這種加工系統需要解決機器人關節之間的激光束的傳輸問題 。

光纖激光器也不能切割表面有塗層的材料 ,如普通塗層不鏽鋼和帶防鏽塗層的特殊鋼板 。有些用戶對此並未給予足夠的重視 。選擇光纖激光器時 ,必須切割普通塗層不鏽鋼 。如果要使用光纖激光器專用膜 ,則成本增加 。

CO2激光死孔

CO2激光器不能切割銅 ,包括黃銅和銅 。如果需要切割銅 ,只有光纖激光器是合格的 。

對於CO2激光器 ,銅是一種高反射材料 ,激光幾乎完全被反射而不被吸收;反射光返回激光 ,造成損壞 。

CO2激光對鋁合金的反射率也很高 。安裝背反射隔離器可有效保護CO2激光器 ,實現安全的鋁切割 。

我們還讓這兩款激光器在使用成本 ,切割速度 ,穿孔效率和截面質量方面展開競爭 。

使用費用

這裏 ,爲了比較兩個激光器之間的成本差異 ,僅計算電力 ,消耗品和介質氣體三部分的成本 。這三個部分的成本是不同的;人工 ,折舊 ,現場 ,切割氣體等 。對於激光 ,成本是相同的 ,所以不計算 。

兩種激光器都需要很大的功率 。光纖激光器具有約30%的電光轉換效率和約10%的CO 2激光 。在3000W激光器的情況下 ,光纖激光器消耗大約10kW的功率 ,而CO2激光器消耗大約30kW的功率 。在電價1元/千瓦時 ,70%的負荷率 ,成本是7元/小時 ,21元/小時 。

另外 ,由於效率不同 ,兩個激光器的效率不同 ,所需的水冷卻器的規格(冷卻能力)也不同 。光纖激光器所需的水冷機器功耗爲13千瓦 ,二氧化碳激光器所需的水冷機器功耗爲18千瓦 。以1元/千瓦時的價格和70%的負荷率 ,成本分別爲9元/小時和12.8元/小時 。

在日常使用過程中 ,使用光纖激光器的切割機(以下稱爲光纖切割機)消耗諸如聚焦鏡 ,陶瓷體 ,噴嘴 ,保護鏡等材料 ,並且成本約爲3元/小時 。

另外 ,根據過去四年的統計數據 ,激光模塊和擴束器具有使用壽命 ,分別產生約4元/小時 ,1元/小時(特別是最小單位)的成本取而代之的是ROFIN光纖激光器是半導體模塊 ,成本約爲1元/小時) 。

使用CO2激光切割機(以下簡稱CO2切割機)消耗聚焦鏡 ,陶瓷體 ,噴嘴 ,鏡子等材料 ,成本約爲2.5元/小時 。 TR 光纖激光器不需要介電氣體; CO2激光器需要介電氣體來產生激光 ,每小時花費約1元 。

此外 ,CO2激光器每3000小時進行一次例行檢查 ,每6000小時進行一次深度檢查 ,費用約爲2元/小時 。

綜上所述 ,光纖激光器的成本約爲24元/小時 ,而CO2激光器的成本約爲38.3元/小時 ,相差14.3元/小時 。根據每天使用10小時 ,每日費用差爲143元 。

關於使用兩個激光器的成本差異的市場聲明有點誇張 。

順便提及 ,光纖激光器的傳輸介質是光纖 ,並且光束被包圍在光纖中 ,並且“曲線傳播”不受外部環境的影響 。 CO2激光傳輸介質是空氣 ,它以直線傳播 。透鏡的方向由鏡子改變 ,鏡子容易受到外部環境的影響 。可能需要保持這些鏡子 ,從而略微增加使用成本 。

切割速度

切割速度 ,穿孔效率 ,截面質量等方面構成了激光切割性能 ,這是評估激光(機器)的綜合指標 。

光纖激光器在切割薄板方面具有優勢 ,尤其是厚度爲3mm或更薄的薄板 。與CO2激光器相比 ,最大切割速度比高達4: 1; 6mm是兩個激光器可互換性的臨界厚度 。當切割厚度> 6mm的板時 ,光纖激光器沒有優勢;隨着厚度的增加 ,二氧化碳逐漸獲得優勢 ,但並不顯着 。

通常 ,光纖激光器在切割速度方面是有利的 。

穿孔效率

在工件開始切割之前 ,激光束需要穿透工件 。光纖激光器的穿孔時間比CO2長 。

以3kW光纖激光器和CO2激光器爲例 。對於厚度爲8毫米的碳鋼 ,後者比前者小1秒;在10毫米 ,後者少2秒;隨着厚度的增加 ,CO2激光在穿孔中的優勢變得越來越重要 。

每天穿孔2000次 ,每次穿孔時間差爲3秒 ,每天穿孔時間的差異爲6000秒 ,約爲1.7小時 。

由於更高的穿孔效率 ,CO2激光器每天可將機器壽命縮短1.7小時 。即使有更保守的數據 ,包括人工(30元/小時) ,設備折舊(25元/小時)和現場(2元/小時)成本 ,節省的成本是(CO2激光):
1.7×(30 + 25 + 2 + 38.3)=162(元)

部分質量

截面質量通常指粗糙度(平滑度)和垂直度 。

切割厚度爲3mm或更小的鋼板時光纖激光切割的橫截面質量(粗糙度和垂直度)
略差於二氧化碳 。隨着厚度增​​加 ,橫截面質量的差異變得更加明顯 。

對於厚度≥3mm的不鏽鋼 ,光纖激光切割的部分是磨砂的 ,而CO2是明亮的 。

對於厚度爲16mm的碳鋼 ,光纖激光切割部分的垂直度遠遠低於CO2 ,前者爲0.4至0.5mm ,後者爲0.1mm 。

另外 ,碳鋼板對光纖激光器具有高能量吸收率 ,並且當切割小孔(孔徑≤板厚度)時 ,這是一個缺點 ,並且切割質量差 。

順便提及 ,激光切割的精度與使用哪種激光無關 ,並且與機器定位精度 ,重複定位精度和狹縫寬度的一致性有關 。光纖激光切割具有狹窄的狹縫 ,並且CO2狹縫略寬 。然而 ,狹縫的寬度不會影響部件的精度 ,因爲切口寬度可以通過切口補償功能來抵消 。

光纖激光器和CO2激光器究竟哪種好 ?

有了上述數據 ,就不難得出合理的結論並做出理性的選擇 。一般而言 ,不能說光纖激光器是好的 ,並且不能說二氧化碳激光器一般來說是好的 。應根據具體應用進行分析和判斷 。

我們看到 ,當面對特定的應用需求時 ,光纖激光器和CO2激光器各有優缺點 。目前和未來 ,光纖激光器和CO2激光器不能相互替代 ,而只能相互共存和相互補充 。徑向極化CO2激光器的技術進步值得注意 ,可能縮小薄板切割中光纖激光器的差距 。

(注:本文來自互聯網 ,由創宣激光出版 ,請註明出處:http://www.dgrxlaser.com)

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