切割速度
切割速度、穿孔效率、斷面質量等方面構成雷射切割效能,是評價雷射器(機器)的綜合性指標。
光纖雷射器切割薄板有優勢,尤其是厚度3mm以下者,優勢明顯,相對於CO2雷射器,最大切割速度比值可達4:1;而6mm是兩種雷射器優勢互換的臨界厚度。切割厚度>6mm的板材,光纖雷射無優勢;隨著厚度的增加,CO2漸顯優勢,但並不顯著。
總的說來,切割速度方面還是光纖雷射器有優勢。
穿孔效率
雷射束對工件開始切割前,需穿透工件。光纖雷射的穿孔時間明顯比CO2長。
還是以3kW光纖雷射器和CO2雷射器為例。對於厚度為8mm的碳鋼,後者比前者少1秒鐘;10mm時,後者少2秒;隨著厚度的增加,CO2雷射器在穿孔方面的優勢愈益顯著。
以每天穿孔2000次、每次穿孔時間差3秒鐘計,則每天穿孔時間差為6000秒,約合1.7小時。
CO2雷射器因較高的穿孔效率,每天可縮減1.7小時的機器使用時間。即使採用較保守的數據,計入人工(30元/小時)、設備折舊(25元/小時)和場地(2元/小時)費用,節省的成本有(CO2雷射器):
1.7×(30+25+2+38.3)=162(元)
斷面質量
斷面質量通常指粗糙度(光潔度)、垂直度。
切割3mm以下厚度的鋼板時,光纖雷射切割的斷面質量(粗糙度和垂直度)略差於CO2。隨著厚度的增加,斷面質量的差異愈益明顯。
厚度≥3mm的不鏽鋼,光纖雷射切割的斷面呈磨砂狀,而CO2呈光亮狀。
厚度為16mm的碳鋼,光纖雷射切割斷面的垂直度遠差於CO2,前者為0.4~0.5mm,後者可達0.1mm。
另外,碳鋼板對光纖雷射能量吸收率高,在切割小孔(孔徑≤板材厚度)時,反而是個缺點,切割質量較差。
順便指出,雷射切割的精度與採用何種雷射器無關,而與機器定位精度、重複定位精度、切縫寬度的一致性有關。光纖雷射切割的切縫窄,CO2的切縫稍寬。但切縫的寬窄不影響零件的精度,因為通過割縫補償功能,可以抵消切縫寬度。
光纖雷射器和CO2雷射器究竟哪種好
有了以上數據,不難得出一個合乎邏輯的結論,從而作出理性的選擇。
不能籠統地講是光纖雷射器好,也不能籠統地講是CO2雷射器好。應該基於特定的應用進行分析、判斷。
無優勢。切割速度與CO2雷射器不相上下。斷面質量、穿孔效率均劣於CO2雷射器。
有優勢:切割速度略快於光纖雷射器;斷面質量好;穿孔效率高,所縮減的時間可抵消其高出光纖雷射器的成本而有餘。
我們看到,光纖雷射器與CO2雷射器在面對特定應用需求時各有其優勢和弱勢。目前和今後一段時期內,光纖雷射器和CO2雷射器不能互相替代,而只能共存互補。徑向偏振CO2雷射器的技術進展值得注意,可能在薄板切割方面縮小與光纖雷射器的差距。