CO2激光切割机与光纤激光切割机的比较
从现代激光切割、焊接机的应用领域和用户提出的技术要求来看,激光切割、焊接今后的发展方向无疑是高功率、大幅面、高效率、一次成型、高智能化。
这里主要阐述的是CO2激光切割机和光纤激光切割机加工的不同之处:
首先,作为主流的传统的激光切割、焊接设备都采用CO2激光器,可以稳定切割20mm以内的碳钢,10mm以内的不锈钢,8mm以下的铝合金。光纤激光器在切割4mm以内的薄板时优势明显,受固体激光波长的影响它在切割厚板时质量较差。激光切割机也不是万能的,CO2激光器的波长为10.6um,固体激光器如YAG或光纤激光器的波长为1.06um,前者比较容易被非金属吸收,可以高质量地切割木材、亚克力、PP、有机玻璃等非金属材料,后者却不易被非金属吸收,故不能切割非金属材料,但两种激光在碰到铜、银、纯铝等高反射材质时都无可奈何。
其次,正是由于CO2和光纤激光两者的波长相差一个数量级,前者是不能用光纤传输的,后者可以用光纤传输,大大增加了加工的柔性化程度。早期在光纤激光器推出市场之前,为了实现三维加工,我们采用光关节技术通过高度精密配合的动态的组合反射镜系统将CO2激光导到三维曲面表面,实现CO2激光的三维加工,这种技术因为国内精密加工技术的限制主要掌握在极少数欧美发达国家手里,价格昂贵,维护要求高,在光纤激光的市场份额逐渐扩大的同时已经逐渐失去其市场。而光纤激光由于它可以通过光纤传输,柔性化程度空前提高,特别是针对汽车行业,由于基本上都是1mm左右的薄板曲面加工,光纤激光配合同样柔性化的机器人系统,成本低,故障点少,维护方便,速度奇快,当仁不让地稳稳占领了这块市场。
再次,光纤激光的光电转化率高达25%以上,而CO2激光的光电转化率只有10%左右,在电费消耗、配套冷却系统等方面光纤激光的优势相当明显,要是光纤激光的生产厂家更多一些,价格再合适一点,并解决了厚板切割工艺,CO2激光受到的威胁将会是巨大的。不过,光纤激光作为一种新兴的激光技术,普及程度远远不如CO2激光,其稳定可靠性、售后服务的便利性还有待市场的长期观察。
值得一提的是,根据国际安全标准,激光危害等级分4级,CO2激光属于危害最小的一级,而光纤激光由于波长短对人体由于是眼睛的伤害大,属于危害最大的一级,出于安全考虑,光纤激光加工需要全封闭的环境。
另外,光纤激光器搭配机器人的柔性加工系统在汽车行业及配套产业的高地位由来已久,以往是被国外集成商所垄断,近年来由于金融危机及汽车产业生产技术的不断提升,尤其是国内激光技术高端厂家如华工激光法利莱在国家政策的支持下对技术的攻关,不少国外汽车中高端品牌和民族品牌首尝螃蟹,国外超高价格的那份高傲和神秘面纱被揭开、撕裂。
综上所述,激光应用的方向应该是高功率的CO2激光应用在更稳定、更大幅面、更快速的机床上。针对2mm以下的曲面加工,光纤激光则是更有优势。
YAG激光切割机的优势
YAG金属激光切割机是专为金属切割雕刻研制的激光设备,适用于各类金属材料(含稀有金属)、电镀材料、镀膜材料、喷涂材料、塑料橡胶、树脂、陶瓷打标及薄板切割。
从成本角度,假设用大功率CO2切割薄板,起首装备洽购投资很大,特别对中小企业资金压力很大,假设企业是小批量制作,装备不能满负荷事情,闲置糜掷太多,别的YAG激光在应用进程中即开即用,能很好地满意中小企业小批量,变革快的消耗的需要。同时YAG激光在电能、装备耗材、帮助气体等方面成本大大低于CO?激光,所以从综合成本方面核算,在金属薄板加工范围,YAG固体激光性价比最优。
从技能角度看,因为二氧化碳激光器输入的激光波长为10.6微米,波长较长,与非金属材料的耦合服从高,易于非金属外表吸取,中小功率重要利用于打扮家纺、告白工艺品、电子、印刷等非金属材料加工行业,只需当CO2激光器输入功率达到必定数值时,所发生的激光能量被金属材料吸取,服从较好,因此大功率二氧化碳激光器装备也广泛利用于金属材料加工行业,符合20妹妹之内的碳钢、不锈钢中厚板切割,不符合铜铝等高反射有色金属切割,可是因为用于切割金属的CO2激光器功率大,激光器体积大,装备占空中积大,装备制构成本高。以YAG为代表的固体激光器,因为输入波长较短,与金属的耦合服从高,有益于被金属外表吸取,符合碳钢、不锈钢包含铜铝等高反射有色金属的切割,激光器体积较小,装备占地较小,能耗低。
作为激光切割装备的中间部件,今朝市场上支流的激光器有以CO2为代表的气体激光器和以YAG为代表的固体激光器,同时,光纤激光器因为其更优的切割服从也初步崭露锋芒。根据切割材料的分歧,激光器的抉择也有分歧,关于薄板金属板材加工来讲,不管从技能角度仍是从成本角度,YAG固体激光切割机都较CO2激光切割机性价比更高。
随着技术的发展,目前市面上激光切割机大致可分为三种:“CO2激光切割机、YAG固体激光切割机、光纤激光切割机”三种。各自具有自己的优势和市场定位,在选择激光切割机时因根据实际的需求选择。而激光切割机的生产商也应看见市场的细分,不能盲目的偏重一种。选准市场定位,激光切割机才有出路!
接下来根据其不同特性,我就此三种机型的优劣势以及其各自未来市场的定位做个详细的分析:
1. CO2激光切割机主要优点:功率大,一般功率都在2000-4000W之间,能切割25毫米以内的全尺寸不锈钢,碳钢等常规材料,以及4 mm以内铝板和60MM以内的亚克力板,木质材料板,PVC板,且在切割薄板时速度很快。另外,由于CO2激光器输出的是连续激光,其在切割时,是这三种激光切割机中切割断面效果最光滑最好的。
主要劣势及缺点:由于CO2激光器大部分核心关键技术都掌握在欧美厂家手中,所以大部分机器价格昂贵,大部分的机器价格在200万以上,且配件耗材等相关维护费用极高,另外在实际使用用运营成本很高,且切割时耗气量很大,很难甚至不能切割铝板,铜板等高反射材料。
主要市场定位:6-25毫米的中厚板切割加工,主要针对大中型企业以及部分纯对外加工的激光切割加工企业,但由于其激光器维护耗损大,主机耗电量大等无法克服因素,今年来其市场收到固体激光切割机以及大功率激光切割机的巨大冲击,市场处于明显萎缩的状态,估计经过未来激光器的进一步发展,最终CO2激光切割机将被后两者所主簿取代。
2. YAG固体激光切割机
主要优点:能切割其他激光切割机都无法切割的铝板,铜板以及大多数有色金属材料,机器采购价格便宜,使用成本低,维护简单,大部分关键技术已被国内企业所掌握,配件价格及维护成本低,且机器操作维护简单,对工人人员素质要求不高。
主要劣势及缺点:只能切割8mm以下的材料,且切割效率相当较低。
主要市场定位:8mm以下切割,主要针对自用型中小企业和加工要求不是特别高的大多数钣金制造,家电制造,厨具制造,装饰装潢,广告等行业用户,逐步取代线切割,数控冲床,水切割,小功率等离子等传统加工设备。
3. 光纤激光切割机
主要优点:光电转换率高,电力消耗少,能切割12MM 以内的不锈钢板,碳钢板,是这三种机器中切割薄板速度最快的激光切割机,割缝细小,光斑质量好,可用于精细切割。
主要劣势及缺点:目前光纤激光器大部分核心关键技术都掌握在欧美等国家的一两个生产厂家手中,所以大部分机器价格昂贵,大部分的机器价格在200万以上,小功率的也基本在100万元左右,且配件耗材等相关维护费用极高,切割时由于光纤割缝很细耗气量巨大(尤其是在氮气切割时),另外光纤激光切割机很难甚至不能切割铝板,铜板等高反射材料,且在切割厚板时速度很慢。
主要市场定位:12mm以下切割,尤其是薄板的高精密加工,主要针对对加精度及效率要求极高的厂家,估计伴随着4000W及以上激光器的出现,光纤激光切割机最终会取代CO2大功率激光切割机的大部分市场。