光纖雷射切割技術是在近年內才開始發力的一項切割工藝。儘管很多公司剛開始了解此技術,但也開始意識到光纖雷射切割較普通的二氧化碳雷射切割之間的差異。隨著切割技術的不斷改進,光纖雷射切割已成為目前本行業最先進的技術之一。
熱能切割方法主要包括火焰、等離子和雷射切割技術,其中雷射切割可實現最好的切割質量,尤其是對於直徑和厚度比小於1:1的精細特徵和孔切割。因而,雷射切割技術成為本行業中最適合要求嚴格精細切割的方法。
而在雷射切割的範疇中,光纖雷射切割獲得很多的關注,因為它既提供了二氧化碳雷射切割可實現的切割速度和質量,並且維護和操作成本顯著降低。
光纖切割的核心優勢
二氧化碳雷射切割技術中,二氧化碳氣體是產生雷射光束的介質。然而,光纖雷射是通過二極體和光纖電纜進行傳輸工作的。光纖雷射系統通過多個二極體泵浦產生雷射束,然後通過撓性光纖電纜傳輸至雷射切割頭,而非通過反射鏡傳輸光束。這樣有很多優勢,首先是切割床尺寸。氣體雷射技術中反射鏡必須設定在一定的距離內,和其不同,光纖雷射技術無範圍限制。而且甚至可以將光纖雷射安裝在等離子切割床的等離子切割頭旁邊,二氧化碳雷射切割技術無此可選件。同樣,在和同等功率的氣體切割系統比較時,由於光纖彎曲的能力使得該系統顯得更加緊湊。
光纖切割技術最重要且有意義的優勢應該就是其能效性。憑藉光纖雷射完整的固態數字模塊、單一設計,光纖雷射切割系統擁有高於二氧化碳雷射切割的電光轉換效率。對於二氧化碳切割系統的各個電源單元來說,實際一般利用率約為8%至10%。而對於光纖雷射切割系統來說,用戶可以期望更高的電源效率,大約在25%至30%間。換句話說,光纖切割系統整體消耗的能源比二氧化碳切割系統少約3至5倍,使得能效提高至大於86%。
光纖雷射具有短波長的特性,從而提高切割材料對光束的吸收性,並且能夠切割如黃銅和銅以及非導電性材料。更加集中的光束產生較小的焦點和較深的焦深,這樣光纖雷射可以快速切割較薄材料以及更加有效地切割中等厚度材料。切割厚至6mm的材料時,1.5kW光纖雷射切割系統的切割速度相當於3kW二氧化碳雷射切割系統的切割速度。因為光纖切割的運行成本低於普通二氧化碳切割系統的成本,所以這可以理解為輸出量提高而商業成本降低。
同樣存在維護的問題。二氧化碳氣體雷射系統需要定期維護;反射鏡需要維護和校準,諧振腔需要定期維護。另一方面,光纖雷射切割解決方案幾乎不需要任何維護。二氧化碳雷射切割系統需要二氧化碳作為雷射氣體,由於二氧化碳氣體的純度問題,諧振腔內會汙染,需要定期清理。對於一個數千瓦級二氧化碳系統來說,此項每年至少花費2萬美元。另外,許多二氧化碳切割需要高速軸流渦輪機輸送雷射氣體,而渦輪機的需要維護和翻修。最後,和二氧化碳切割系統相比,光纖切割解決方案更加緊湊,並且對生態環境的影響小,所以需要更少冷卻,而且能源消耗明顯降低。
較少的維護和較高能效相結合使得光纖雷射切割和二氧化碳雷射切割系統相比,排放較少的二氧化碳,而且更加環保。