哪種工業(yè)工藝更好，光纖激光器還是CO2激光器？

這兩種激光器有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？

光纖激光器可以取代CO2激光器嗎？

澄清這個(gè)看似簡單的問題可能并不容易。

由光纖激光器（以下稱為光纖激光器）產(chǎn)生的激光波長為1.06μm，由CO2激光器（以下稱為CO2激光器）產(chǎn)生的激光波長為10.6μm，這是紅外光和可以被材料吸收并應(yīng)用于工業(yè)材料加工。

切割頭切割技術(shù)是目前使用最廣泛的激光頭工業(yè)加工技術(shù)。為方便起見，除非另有說明，否則本文的討論基于激光切割頭切割。

兩種激光器的優(yōu)缺點(diǎn)

作為用戶，首先必須了解光纖激光器和CO2激光器的死點(diǎn)。

所謂的死孔是切割的盲區(qū)。避免死角后，選擇適合您需求的死角。

光纖激光器的死孔

光纖激光器不能切割非金屬，包括木材，塑料，皮革，棉和亞麻織物。如果要加工的工件材料是非金屬的，則只能拒絕光纖激光器，而不能拒絕CO2激光器。

汽車內(nèi)飾主要由非金屬材料制成。高精度機(jī)器人CO2激光加工系統(tǒng)用于切割其空間曲面。這種處理系統(tǒng)需要解決機(jī)器人各關(guān)節(jié)之間激光束傳輸?shù)膯栴}。

光纖激光器不能切割表面有涂層的材料，如普通涂層不銹鋼，防銹涂層專用鋼板等。有些用戶對(duì)此并不夠重視并選擇了光纖激光器，因此不得不切割不銹鋼和用普通薄膜涂上它。如果要使用特殊的光纖激光涂層，成本會(huì)增加。

CO2激光器的死孔

CO2激光不能切割銅，包括黃銅和紅銅。如果要切割銅，只有光纖激光器是合格的。

對(duì)于CO2激光，銅是一種高反射材料，激光幾乎全反射但不被吸收。反射光返回激光器，造成損壞。

CO2激光對(duì)鋁合金的反射率也很高。安裝背反射隔離器可有效保護(hù)CO2激光器，從而安全地切割鋁合金。

我們將讓兩臺(tái)激光器在運(yùn)營成本，切割速度，穿孔效率和截面質(zhì)量方面展開競爭。

運(yùn)營成本

這里，為了方便地比較兩個(gè)激光器之間的成本差異，僅計(jì)算功率，消耗品和介質(zhì)氣體的成本。這三個(gè)部分的成本是不同的。人工，折舊，工地，切割氣體和其他兩種激光器的成本相同，因此不計(jì)算。

兩種類型的激光器都需要大量功率，但在以下方面有所不同：

另外，由于效率不同，兩個(gè)激光器產(chǎn)生的熱量不同，水冷卻器所需的規(guī)格（冷卻能力）也不同。光纖激光器所需的水冷卻器的功耗為13kW，CO2激光器所需的水冷卻器的功耗為18kW。根據(jù)電價(jià)1元/度和70％負(fù)荷率，成本分別為9元/小時(shí)和12.8元/小時(shí)。

在日常使用過程中，使用光纖激光器（以下稱為光纖切割機(jī)）的切割機(jī)需要消耗諸如聚焦鏡，陶瓷體，噴嘴，保護(hù)鏡等材料，并且成本約為3元/小時(shí)。

另外，根據(jù)過去4年的統(tǒng)計(jì)，激光模塊和擴(kuò)束器有其使用壽命，因此產(chǎn)生的成本分別約為4元/小時(shí)和1元/小時(shí)（具體來說，ROFIN纖維的最小單位）激光）和半導(dǎo)體模塊需要更換，成本約為1元/小時(shí)。

使用CO2激光器的切割機(jī)（以下稱為CO2切割機(jī)）需要消耗諸如聚焦鏡，陶瓷體，噴嘴，鏡子等材料，并且它們的成本約為每小時(shí)2.5元。

光纖激光器不需要介電氣體; CO2激光器需要中等氣體來產(chǎn)生激光，成本約為1元/小時(shí)。

此外，CO2激光器每3000小時(shí)進(jìn)行一次例行檢查，每6000小時(shí)進(jìn)行一次深入檢查，結(jié)果約為2元/小時(shí)的成本。

典型的光纖激光應(yīng)用系統(tǒng)

綜上所述，光纖激光器的使用成本約為24元/小時(shí)，而CO2激光器的使用成本約為38.3元/小時(shí)，相差14.3元/小時(shí)。根據(jù)每天使用10小時(shí)，每日費(fèi)用差為143元。

使用這兩種激光器的成本差異在市場上有些夸大。

順便提及，光纖激光器的傳輸介質(zhì)是光纖，并且光束被封閉在光纖中并“以曲線行進(jìn)”并且不受外部環(huán)境的影響。 CO2激光傳輸介質(zhì)是空氣并沿直線傳播。反射器改變其傳輸方向，很容易受到外部環(huán)境的影響?？赡苄枰３诌@些反射器以略微增加使用成本。

切割速度快

切割速度，穿孔效率和截面質(zhì)量構(gòu)成激光切割效率，這是評(píng)估激光（機(jī)器）的綜合指標(biāo)。

光纖激光器在切割薄板方面具有優(yōu)勢，特別是厚度小于3毫米的薄板。與CO2激光器相比，最大切割速度比可以達(dá)到4：1。6mm是兩種激光器交換優(yōu)勢的臨界厚度。

穿孔效率

在切割工件之前，激光束必須穿透工件。光纖激光器的穿孔時(shí)間明顯長于CO2。

以3kW光纖激光器和CO2激光器為例。對(duì)于厚度為8mm的碳鋼，后者比前者小1秒。在10毫米，后者不到2秒;隨著厚度的增加，CO2激光在穿孔方面具有越來越明顯的優(yōu)勢。

根據(jù)每天2000次和每次穿孔3秒的時(shí)間差，每日穿孔時(shí)間差為6000秒，約為1.7小時(shí)。

由于其高穿孔效率，CO2激光器可以將機(jī)器的使用時(shí)間縮短1.7小時(shí)。即使使用更保守的數(shù)據(jù)，包括人工（30元/小時(shí)），設(shè)備折舊（25元/小時(shí)）和現(xiàn)場（2元/小時(shí)），節(jié)省的成本是（CO2激光）：1.7倍（30 + 25 + 2 + 38.3）= 162（元）

截面質(zhì)量通常指粗糙度（平滑度）和垂直度

當(dāng)切割厚度小于3mm的鋼板時(shí)，光纖激光切割的橫截面質(zhì)量（粗糙度和垂直度）略低于CO2的橫截面質(zhì)量。隨著厚度的增加，橫截面質(zhì)量的差異變得越來越明顯。

對(duì)于厚度≥3mm的不銹鋼，用光纖激光切割的部分是磨砂的，而CO2是明亮的。

對(duì)于厚度為16mm的碳鋼，光纖激光切割部分的垂直度遠(yuǎn)低于CO2的垂直度，前者為0.4~0.5mm，后者可達(dá)0.1mm。

另外，碳鋼板對(duì)光纖激光能量的吸收率高，這在切割小孔（孔徑≤板厚）和切割質(zhì)量差時(shí)是一個(gè)缺點(diǎn)。

順便提一下，激光切割的精度與使用哪種激光頭無關(guān)，而與機(jī)器定位精度，重復(fù)定位精度和狹縫寬度的一致性無關(guān)。光纖激光切割狹縫狹窄，CO2切口稍寬。然而，狹縫的寬度不會(huì)影響部件的精度，因?yàn)楠M縫寬度可以通過狹縫補(bǔ)償功能來抵消。

哪個(gè)更好，光纖激光器或CO2激光器

有了上述數(shù)據(jù)，就不難得出合理的結(jié)論并做出合理的選擇。

一般來說，我們不能說光纖激光器是好的，也不能說二氧化碳激光器是好的。分析和判斷應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行。

我們可以看到，當(dāng)面對(duì)特定的應(yīng)用要求時(shí)，光纖激光器和CO2激光器各有利弊。目前和未來，光纖激光器和CO2激光器不能相互替代，但只能相互共存和相互補(bǔ)充。徑向極化CO2激光器的技術(shù)進(jìn)步值得注意，可以減少切割薄板時(shí)光纖激光器之間的間隙。

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