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二氧化碳激光切割机与光纤激光切割机的比较

从现代激光切割、焊接设备的应用以及用户技术需求来看,激光切割、焊接无疑是未来高功率、大尺寸、高效率、一体化、高智能化的发展方向。

一直致力于高功率激光和等离子技术的应用。这里主要介绍CO2激光切割机和光纤激光切割机在加工方面的区别:

首先,作为主流的常规激光切割,使用CO2激光器进行焊接时,切割厚度稳定在20mm以内的钢材,不锈钢小于10mm,铝合金小于8mm。光纤激光切割厚度4mm或更小的板材具有明显的优势,但其切割效果会受到劣质固态激光器波长的影响。激光切割机并非万能,CO2激光器的波长为10.6μm,而固态激光器(如YAG激光器)或光纤激光器的波长为1.06μm,前者更容易被非金属吸收,可以切割优质木材、亚克力、PP、PMMA等非金属材料;而后者不易被非金属吸收,无法切割非金属材料。但面对铜、银、铝等高反射材料时,两种激光器都束手无策。

其次,由于CO2激光器和光纤的波长相差一个数量级,前者无法用于光纤传输,而光纤传输可以大大提高加工的灵活性。在光纤激光器出现之前,为了实现三维加工,我们曾尝试将高精度光束与CO2激光反射镜系统相结合,通过技术动态组合将光束导向三维曲面,从而实现三维加工。然而,由于国内精密加工技术的主要限制因素,这项技术主要掌握在少数欧美国家手中,且成本高昂、维护要求高,光纤激光器的市场份额虽然逐步扩大,但却逐渐被蚕食。光纤激光器由于可以通过光纤传输光信号,具有前所未有的灵活性,尤其是在汽车行业,由于基本上都是对1mm左右的薄表面进行加工,光纤激光器配合同样灵活的机器人系统,成本低、故障点少、易于维护、速度快,牢牢占据了这一市场。

fiber laser cutting machine

再次强调,光纤激光器的光电转换率可达激光器的25%,而CO2激光器的光电转换率仅为10%左右。就耗电量而言,如果光纤激光器制造商能够进一步完善冷却系统,并找到合适的价格点,解决板材切割工艺问题,那么光纤激光器对CO2激光器的威胁将非常巨大。然而,光纤激光器作为一种新兴激光技术,其穿透深度远小于CO2激光器,其稳定性、可靠性、服务便捷性仍需市场长期观察。

值得一提的是,根据国际安全标准,激光危害等级为4级,CO2激光器危害等级为最低级,而光纤激光器由于其波长对人体眼睛的伤害较大,属于危害等级最高的级别。出于安全考虑,光纤激光器加工需要在封闭环境中进行。

此外,长期以来在汽车行业及配套产业中占据高位的机器人柔性制造系统,近年来由于金融危机和汽车行业生产技术的进步,一直被国外厂商垄断,尤其是国内高端激光技术厂商在国家政策支持下,在众多国外高端汽车品牌和国产品牌的竞争下,抢占了市场先机,国外引以为傲的神秘面纱已被揭开。莱文最近几年为汽车车身焊接用户、汽车仪表盘激光弱化、汽车安全气囊激光焊接、汽车保险杠、车门、立柱等机器人柔性切割、激光焊接、汽车保险杠、汽车排气管焊接生产线系统、自动挡汽车换挡盖激光切割设备等,在用户现场实现了24小时稳定高效的生产。

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