CO2激光与光纤激光切割工艺及成本分析

1. 概述今朝用于切割规模的激光首要为CO2激光和光纤激光。CO2激光是CO2气体在高频高压下受激起，发生频率为10.6μm的激光，经由谐振腔的偏振镜后沿铜镜反射聚焦而进行切割的。光纤激光是采纳多个多模泵浦二极管并行设置作为激光源，发生频率为10.6μm的激光，经由过水平支在谐振调子剂后耦合进单根光纤，组成功率较高的激光。2. CO2激光切割与光纤激光切割工艺斗劲（1）激光结构对比 ?CO2激光发生器体积较除夜，传输介质为空气，光路直线传布完全依托反射镜，光路衰减快、要求高，能量损失踪踪较除夜，光电转化率低，仅为10，如图1所示。图1 ? CO2激光1.激光发生器 ? 2.驱动单元反射镜 ? 3.光路 ?4、5、6.角度反射镜 ? 7.聚焦透镜光纤激光华取多组多模泵浦二极管并行设置为激光源，发生的激光由光纤传输，光束封锁于光纤内“曲线传布”，不受外界气象影响，光电转化率高，可达25以上，如图2所示。图2 ? 光纤激光1.激光源 ? 2.谐振腔 ? 3.冷却系统 ? 4.光路（2）切割材料对比 ?CO2激光可切割碳钢、不锈钢、铝合金及非金属材料，但不能切割铜材。对CO2激光来讲，铜材属于高反射性材料，10.6μm频率激光几近全数被反射而不被领受，反射光返回激光器，造成风险。光纤激光可切割碳钢、不锈钢、铝合金及铜材，但不能切割非金属材料，搜罗木材、塑料、皮革等。对概况有笼盖层的材料也不能切割，如通俗覆膜不锈钢、有防锈的特种钢板等。（3）切割效能对比 ?切割速度、穿孔效力、断面质量等方面组成激光切割效能，是评价激光机械的关头综合指标。光纤激光器切割薄板有优势，出格是厚度3mm以下优势更较着，相对CO2激光，除夜切割速度比值可除夜4:1；而6mm是两种激光优势交流的临界厚度。切割厚度6mm的板材，光纤激光无优势。跟着厚度的增添，CO2激光渐显优势，但其实不较着。图3为不合材料的切割速度。（a）中碳钢 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （b）不锈钢图3 ? ?不合材料的切割速度激光束在工件早切割前，需要穿透工件。光纤激光的穿孔时刻较着要比CO2激光长。以3kW光纤激光和CO2激光为例，对8mm的碳钢，后者比前者少1s；10mm时，后者少2s；跟着厚度的增添，CO2激光在穿孔2000次、每次穿孔差3s计较，则天天穿孔时刻差为6000s，约合1.7h。断面质量凡是指粗拙度、垂直度。切割3mm以下厚度的钢板时，光纤激光切割的断面质量略差于CO2激光。跟着厚度的增添，断面质量的分歧越加较着。切割3mm及以上的不锈钢时，光纤激光切割的断面呈磨砂状，而CO2激光呈亮光。切割16mm的碳钢，光纤激光切切断面垂直度远差于CO2激光，前者为0.4~0.5mm，后者为0.1mm。此外，因为光纤激光频率低，能量密度除夜，在切割碳钢小孔时，反而是个短处错误，易发生过烧。CO2激光与光纤激光切割工艺比对如表1所示。3. CO2激光切割与光纤激光切割成天职化以切割5mm不锈钢板为例，CO2激光与光纤激光切割工艺成天职化如表2所示。遵循上表中的数据分化，按设备年时基数3860h计较，在切割5mm不锈钢时，CO2激光切割机的运行成本为每小时268.8元，光纤激光切割机运行成本为每小时242.7元。CO2激光和光纤激光切割速度分袂按每分钟2.5m、8.2m计较，CO2激光切割成本为每米1.79元，光纤激光切割成本为每米0.48元。4. 综合斗劲及建议CO2激光切割和光纤激光切割都有其合用的规模。CO2激光切割除可用于切割碳钢、不锈钢、铝合金等材料外，还可以切割半导体材料、非金属材料和复合材料，其切割操作规模更广。光纤激光切割除可用于切割碳钢、不锈钢、铝合金等材料外，还可以切割CO2激光没法切割的铜材，但不能切割非金属材料。就切割成本而言，光纤激光切割机相对CO2激光切割机来讲要廉价良多。综上所述，CO2激光切割与光纤激光切割的工艺选择问题上建议以下：（1）对4mm及以下的材料，考虑到光纤激光切割速度快、效力高的益处，选用光纤激光切割综合性价比更高。（2）对8mm及以上的材料，考虑到光纤激光打孔效力低、断面质量较差，且切割速度不在具有较着优势，选用CO2激光切割更等闲保证产物质量。（3）对铜材或镜面不锈钢，建议选用光纤激光切割机，对半导体材料、非金属材料和复合材料，建议选用CO2激光切割机。作者简介：曲志远等，株洲电力机车有限。来历：《金属加工（热加工）》2017年第22期“焊接切割联盟”：本号隶属于《金属加工（热加工）》杂志，国家一级刊物，刊登焊接、锻造、锻压、热措置方面的论文，接待巨匠积极投稿：rb1950@126.com。近期超卓内容：你凭甚么在单元安身？寻材问料——焊接职业病甚么时辰休焊接坡口的设计和选择原则，万万别随心所欲，焊丝若何还能改变着焊接？干焊接这么久，都不知道气保焊机面板上的收弧开关是干啥的德国工人拧螺栓拧三圈回半圈，是不是是真傻呢？！工程师姓甚么很首要！别叫我“X工”!这才是焊接的手艺