激光切割机选购指南之激光器篇
随着“中国制造2025”战略的提出,中国的激光加工产业迎来了快速发展的新时期。在政策利好的大背景下,自然也有很多朋友想要进入这个行业,工欲善其事必先利其器,本期我们来给大家介绍一下激光切割机选购的核心部件:激光器。
激光切割机是将从激光器发射出的激光,经光路系统,聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面,使工件达到熔点或沸点,同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动,最终使材料形成切缝,从而达到切割的目的。激光器的选择从根本上决定了加工对象和加工状况。
三种激光器的分类
按增益介质来分类,如今市面上占有率较高的三种工业用激光器是:CO2激光器,光纤激光器和固体激光器。
2017全球工业激光器市场规模统计
CO2激光器:以CO2气体作为工作介质的气体激光器。放电管里面充以CO2气体和其他辅助的惰性气体,如氦气和氮气;电极一般是镍制空心的圆筒;谐振腔的一端是镀金的全反射镜,另一端是用锗或砷化镓磨制的部分反射镜。当在电极上加高电,放电管中产生辉光放电效应,锗镜的一端就有波长为10.6微米的中红外波段的激光输出。
光纤激光器:用掺稀土元素的玻璃光纤作为增益介质,和泵浦源、耦合器、谐振腔等部件共同构成的激光器。光纤是以SiO2为基质材料拉成的玻璃实体纤维,其导光原理是利用光的全反射原理。光纤激光器的基本原理为:泵浦源由一个或多个大功率激光二极管阵列构成,其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合进入作为增益介质的掺稀土元素光纤,泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收,形成粒子数反转,受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。
固体激光器:固体激光器使用固体激光材料作为工作介质。工作介质是在作为基质材料的晶体或玻璃中均匀掺入少量激活离子。
三种激光器对比(固体激光器以YAG为例)
从加工角度来看:
CO2激光切割机切割范围较广,能切割较厚的金属板材,对于非金属材料,如亚克力、PVC、木质材料等也可以切割。切割断面质量好,较为光滑。加工厚板时切割速度较慢。
光纤激光切割机能切割各类金属板材,在薄板切割时,速度是CO2激光切割机的2~3倍,断面质量光滑,随选购功率的提高,可以切割更厚的板材。光束质量优良,焦点光斑直径微小,可进行精密加工。适宜柔性加工。
YAG固体激光器能切割CO2和光纤不能切割的各类高反材料,如铝,铜等。但都是小功率,只能应用于8毫米以下的薄板。切割效率比光纤切割差很多,比较慢。占地较小,节约空间。
从维护成本角度来看:
CO2激光切割机加工维护成本较高,不仅前镜尾镜价格昂贵,而且涡轮机轴承的寿命只有8000小时,更换费用更是达到8万元每对。光电转换效率只有10%左右。CO2激光切割机的激光器结构复杂,维护起来不方便、操作要求高。
光纤激光切割机维护成本低,光电转换效率可达30%。光纤激光切割机具有免调节、免维护、高稳定性的优点,能够胜任恶劣的工作环境。
YAG固体激光器作为发展了多年的激光器,价格也较为便宜。但光电转换效率仅有3%。
综合来说,光纤激光切割机优势较为明显,性价比较高。但是三种激光器其实各有特点,实际选购中应该根据自己的切割需求和预算,合理选择。
