光纤激光器咄咄逼人 CO2激光器该如何应对？

2012-12-05 01:07

　　二、不同波长的工业加工激光器的市场定位

　　目前，在金属加工领域，主要有CO2激光器、固体激光器和光纤激光器。如果从波长来分，就是10 um波长激光器（CO2激光器）和1um波长激光器（固体激光器和光纤激光器）两类。从市场竞争的情况来看，实际上可归纳为两种不同波长激光器之争。

　　从历史上讲，CO2激光器应用时间最为悠久，使用维护技术也最为成熟，市场拥有量也最大。目前，仍占最大市场份额。从结构上看，CO2激光器由于有真空密封和气体循环环节，因此，体积较大，维护点较多。固体激光器和光纤激光器在这方面占优。从光束传输上讲，1um波长激光器可以通过光纤传导，在实际应用，特别是三维加工中比较便利。从光束质量上讲，光纤激光器和CO2激光器较好，固体激光器较差。

图5 不同波长激光的材料吸收率随板厚变化的对应关系

　　由于材料对不同波长激光的吸收率明显不同，因此导致了这几种激光器在金属加工领域的细分定位。来自德国University of Technology Dresdenhe和Fraunhofer Institute IWS的研究结果澄清和明确了前几年市场上混乱的舆论误导。图5为CO2激光器和光纤激光器切割不同厚度钢板时，材料对不同波长激光的吸收率曲线。从中可以明显看出：(1) 针对三种不同的聚焦直径50、100和200um，随着板厚的增加，光纤激光的材料吸收率分别在0.8、1和2mm板厚处达到最大值后，就急剧下降，而CO2激光的材料吸收率随板厚增加而增加，当板厚大于5mm后，材料吸收率趋于饱和，始终维持在0.4以上；（2）对50um和100um聚焦直径，当板厚超过1.3mm和2.8mm左右时，光纤激光的材料吸收率就开始低于CO2激光的材料吸收率，50um和100um焦斑的光纤激光材料吸收率在4.4mm和5mm 板厚处就分别下降到0.2和0.3以下，远低于CO2超过0.4的材料吸收率。而200um焦斑的光纤激光的材料吸收率在厚度超过5.5mm后也开始低于CO2激光的材料吸收率。这意味着：在5mm以内的薄板切割中，光纤激光材料吸收率较大，切割速度和效率较高，但在5mm以上厚板切割中CO2激光占有明显优势。