光纤激光器同二氧化碳激光器对比分析表

光电新闻网 中字

  随着2009年国外厂商对中国市场放开大功率光纤激光器的控制,光纤激光器迅速在中国激光切割行业引起一场革命。我们就光纤激光器同二氧化碳激光器做了以下对比:

  1.  技术指标:

激光器厂家

二氧化碳激光器激光器(以德国ROFIN DC025为例)

德国IPG 光纤2000瓦激光器

 

 

 

 

技术特点

轴快流式激光器混气结构复杂,使用及维护成本庞大,光束发散较大,不适合大台面切割。德国rofin激光器2500瓦以内光束能量密度比较集中为基准模,最适合切割;由于其结构为板条式放电选模很困难,所以2500瓦以上模式为多模(0110等多种模式并存),光束能量比较分散主要用于焊接,切割能力和2500瓦完全安全一样,切割稳定性低于2500瓦。

 

 

光纤激光器具有其它激光器(CO2HeNaDPL等)无法比拟的优点:技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化,高亮度高转换效率 ,高能量输出高光束质量,无需光学准直 , 无需机械稳定 , 省电无需维修 。

激光器产生激光的气体消耗

5.1/小时

 

没有气体消耗。

光电转化效率

8%-10%

30%以上

 

激光器内光路及机床外光路镜片消耗

3.73/小时

 

1.6/小时,由于光纤激光器的諧振腔内无光学鏡片,具有免调节、免维护、高稳定性的优点。外光路仅为一根光纤传导。整个切割系统只有切割头一片聚焦镜

激光器电功率消耗  

35KW/小时

7kw/小时

激光器水冷却系统电耗

15KW/小时

6kw/小时(含外光路光闸和切割头冷却)

 

 

 

维护成本

轴快流式激光器维护成本巨大,前镜尾镜价格昂贵,涡轮机轴承寿命8000小时,8万元每对。ROFIN DC025用于切割对激光器内部射频阀影响太大,射频阀约9万元/根,保修4000小时;另外rofin激光器需2000小时点检一次,费用为5000元。

 

 

免维护,胜任恶劣的工作环境,对灰尘、震荡、冲击、湿度、温度具有很高的容忍度。

 

 

光束特性

ROFIN DC025横向边缘放电,光束呈不规则状态,内部需增加4片镜片对光束进行整形,由于其原始光斑不规则,所以切割断面相对粗糙,尤其在厚板上更明显。

 

激光单模输出,能量呈高斯分布。原始光束均匀,金属切割断面完美。

最大功能率

4000

100000

 

 

脉冲性能

 

 

升达到同样的功率,脉冲爬升时间比快轴流激光器多五倍,峰值功率持续时间远短于快轴流激光器,所以打孔能力、转角加工质量、消除零件下表面挂渣的能力较差

可调制成脉冲输出模式,最高频率5KHz,响应时间小于100us,打孔能力、转角加工质量能量好,保证切割尖角和拐角质量。

 

可切割材料种类

碳钢、不锈钢。连续大量切割不锈钢或仅小批量切割黄铜/铝板/铝合金/钛合金/硅钢/镀锌板等但对射频管影响大。

可连续大量加工一些难加工的金属铜(Cu)、铍铜(BeCu)、磷青铜(Pbronze)、钼(Mo)、不锈钢(SS)、镍(Ni)、铝(Al)、钛(Ti)、回火钢(TS)

切割能力:

碳钢

不锈钢

铝合金

 

18—20毫米

8—10毫米

5—6毫米(不能连续切割)

 

15—20毫米

8—10毫米

6—8毫米

切割板材速度

厚板稍慢,由于割缝细,速度较慢。

薄板速度快,是CO2切割速度的2-3倍,切割质量好,断面完美。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 


  2.  与机床的集成能力:

  由于二氧化碳激光器有激光发散角的影响,所机床工作台面(X+Y)要求不得超过6米,因此对于传统的激光行业,机床台面大多为3015(3000+1500),如需4020的台面则需做光路补偿装置,结构复杂,维护困难。对于更大台面的机床,如6020,则没有完美的解决方案,有的制造厂家放弃速度,激光器背在横梁上;有的制造厂家放弃质量,加恒光路结构。随着大功率光纤激光器的到来,一切问题都简单起来,百米光纤内功率损耗不到一瓦;外光路无需任何保养、维护、调整,一直困扰最终使用用户的问题也得到解决。

  综上所述:

  *在切割质量及速度上光纤激光器优于二氧化碳激光器。
  *在使用成本上光纤激光器每小时成本比二氧化碳激光器低44.23元(按工业用电每度电一元算),若每年工作7200小时,则每年共节省费用31万多元。
  *由于没有外光路,在保养维护及故障率方面,同样大大低于二氧化碳激光器,同时切割稳定性将将远优于二氧化碳激光器。
  *在一次性投入方面,光纤激光器要略高于二氧化碳激光器。
 

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