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大功率激光切割机的选择

来源:徐州博汇路特数控机械 时间:2015-02-28 作者:管理员

一、激光切割机的市场销售动向

目前,在钣金加工行业内主要的金属钣金切割激光切割机有2种,一种是大约20年前从工业激光发展的产品的CO2激光切割机,另一种是大概5年前正式从工业激光形成的产品的光纤激光切割机。近年来光纤激光切割机的势头猛烈,正在不断地被市场认可,销售台数正逐步扩大。

二、CO2激光和光纤激光的基本区别

1、CO2激光是通过激发二氧化碳分子而得到的气体光束,它的波长是10.6μm;而光纤激光是在光纤中放入一种作为媒介的Yb(ytterbium)化合物的结晶,将这个结晶体用光束照射后得到的固体激光,它的波长是1.08μm。

2、CO2激光切割机从激光发生器到加工点,是借助反射镜传播激光的,一般是在与外界空气隔离的光路内进行传播。光路内虽然被没有普通灰尘或异物的空气所填满,但是反射镜的表面经过长时间使用以后,也会被脏东西附着,需要进行清扫。另外,反射镜本身也会因吸收微量的激光能源而损耗,需要进行更换。再加上要从激光发生器到加工点传播激光,需要用多个反射镜来调整激光的反射角度进行传播,所以要维持正常的运行需要一定的技术能力和管理。

光纤激光切割机从激光发生器到加工点,激光是经由1根光纤来传播的。这根光纤一般被叫做导光光纤。激光能量几乎不会被损耗,导光光纤使用寿命长维护成本低,使用、调整和维持起来也非常方便。

3、在激光的生成过程(激光发生器构造)中,两者也有所不同。CO2激光激光发生器是将混有CO2的气体放置在放电空间之后,生成激光的。在激光发生器的内部配置了光学镜片等,而且这些光学镜片需要进行定期的清扫和更换。

光纤激光发生器,生成激光是在光纤内部进行的,而且与外界空气相隔离,没有光学镜片,几乎没有必要定期维护。

4、CO2激光发生器的清扫等维护周期是设定在大约4000个小时,而光纤激光发生器是设定在大约20000个小时。

5、CO2激光发生器的光电转换率据说大概在10~15%,而光纤激光发生器大概在35~40%。6、由于光电转换率高,所以转变成发散热量的电气能源变少,光纤激光切割机才能够将冷却机之类的冷却装置所消耗的电力控制得更低。光纤激光切割机相当于CO2激光切割机的1/3左右的消耗电力下就能够运行,光纤激光切割机更节能。

三、加工特性的区别

在CO2激光和光纤激光的加工方面,因各自的波长不同,两者的区别很大。

图1所示的是在加工不锈钢材料时,CO2激光切割机和光纤激光切割机的加工速度的比较图。激光的输出功率都是4kW。我们可以看到在板厚4.0mm以下的领域中,光纤激光切割机能够以CO2激光切割机的2~3倍的加工速度进行加工。另外,平时我们所说的光纤激光在铝、铜等高反射性材料的切割领域中,比CO2激光切割机更加有优势,也是因为金属材料更能吸收光纤激光的波长这一物理特性的原理。

在比较不锈钢材料的加工速度时,我们可以看到在板厚超过6.0mm的领域内,两者的加工速度是基本相同的。

从加工领域和切割品质的角度来看, CO2激光切割机实用化经历了30年的历程,它的加工工艺中很多的特性已经被大家研究透彻,所以已经能够对应从薄板到厚板的加工领域,加工技术非常成熟,保证加工品质,确保切割面达到一定粗糙度之类的加工技术。

光纤激光切割加工在保证切割品质方面还有一些难题未能解决。特别是在板厚超过3.0mm的领域内,切割面的下方会有附在表面难以剥离的浮渣。另外,切割加工面也与CO2激光切割机相比成形更加粗糙。

(左:不锈钢材料20mm 右:软钢板25mm)

采用光纤激光切割机速度较快,成本控制得很低,激光切割加工之后,要是需要进行去除浮渣等后道工序的话,总的加工成本与用CO2激光切割机加工出来的成本差不多。

四、推荐和选择

目前加工板厚小于4mm以下薄板加工推荐使用光纤切割机。如果很多时候需要加工超过6.0mm的厚板,或者需要高品质切割加工时,CO2激光切割机比较合适。

选择激光加工方式还需考虑后续作业需要另外工艺和人力成本,从您的产品和制造的角度来进行综合的判断。

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