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CO2激光器如何坚守“最后的阵地”

图2 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2为CO2激光器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。

  德国Trumpf公司的Gerdard Hammann和Beyer等人给出了1um波长光源和10um波长光源切割品质的评估结果:1um波长激光的切割质量远低于CO2激光的切割质量(图3)。

图3 光纤激光和CO2激光切割不锈钢断面质量的比较

  尽管目前光纤激光器的发展势头很猛,但在加工4mm以上板材时,CO2激光器优势明显。由于激光加工站通常希望能提供各种不同厚度的切割服务,因此CO2激光器将牢牢保持这一部分市场份额,尽管许多公司现在开始提供光纤激光切割机,但CO2激光切割机仍是其主打产品。

  虽然光纤激光器在薄板切割中速度更快,但同样的加工服务,2kW的CO2激光也能很好满足,不过,前者的设备价格却远高于CO2激光器的价格。因此,用户在购买激光切割机时,要根据自己的财力情况和加工业务情况做出理性选择。

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