光纤激光器咄咄逼人 CO2激光器该如何应对?

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  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。

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