光纤激光器与co2激光器的比较.ppt

华中科技大学
李宇奥
1
目前的CO2激光打标机一般都是采用的进口CO2射频激光管,其使用寿命可达2-4万小时,该款机型最快打标速度可达7000mm/s。CO2激光打标机适合在绝大多数的非金属材质上打标,例如纸质包装、塑料制品、皮革面料、玻璃陶瓷等。
随着技术的升级,武汉三工光电设备制造有限公司研发出10w便携式co2激光打标机,该机最大的特点是突破了传统co2激光打标机体积过于庞大的缺点,能方便的集成在各类生产线上,设备虽然体积减小了,但是功能上完全没有任何损失。
在武汉三工光电设备有限制造公司,激光打标机系列产品中包括了CO2激光打标机和光纤打标机。
CO2激光打标机
2
光纤激光打标机采用进口激光器,配备高速振镜扫描系统(打标速度≥7000mm/s)与专业激光打标软件。随着光纤激光器的价格不断下降,未来光纤激光打标机是主流。由于光纤激光器采用的是模块化设计,集成风冷装置,所以光纤激光打标机相对于其他的激光打标机来说体积更小。日前,三公光电公司推出了一款体积更小的便携式激光打标机,整机只有电脑机箱一般大。光纤激光器相对于其他几种激光器来说光电转化效率更高,光束质量更好,所以光纤激光打标机打出来的线条也更加的精细。光纤激光打标机适合在各类金属与非金属材料上打标。
光纤激光打标机
3
LD
耦合光学系统
工作物质
(增益光纤)
准直光学系统
泵浦源
谐振腔
光纤激光器的基本结构与原理
谐振腔腔镜可为反射镜、光纤光栅或光纤环
光纤激光器的基本结构与固体激光器的结构基本相同。
4
横流CO2激光器基本结构及工作机理
5
激光器厂家
二氧化碳激光器激光器(以德国ROFIN DC025为例)
德国IPG 光纤2000瓦激光器
技术特点
轴快流式激光器混气结构复杂,使用及维护成本庞大,光束发散较大,不适合大台面切割。德国rofin激光器2500瓦以内光束能量密度比较集中为基准模,最适合切割;由于其结构为板条式放电选模很困难,所以2500瓦以上模式为多模(01、10等多种模式并存),光束能量比较分散主要用于焊接,切割能力和2500瓦完全安全一样,切割稳定性低于2500瓦。
光纤激光器具有其它激光器(CO2、HeNa、DPL等)无法比拟的优点:技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化,高亮度高转换效率,高能量输出高光束质量,无需光学准直, 无需机械稳定, 省电无需维修。
激光器产生激光的气体消耗

没有气体消耗。
光电转化效率
8%-10%
30%以上
激光器内光路及机床外光路镜片消耗

,由于光纤激光器的諧振腔内无光学鏡片,具有免调节、免维护、高稳定性的优点。外光路仅为一根光纤传导。整个切割系统只有切割头一片聚焦镜
激光器电功率消耗
35KW/小时
7kw/小时
激光器水冷却系统电耗
15KW/小时
6kw/小时(含外光路光闸和切割头冷却)
6
维护成本
轴快流式激光器维护成本巨大,前镜尾镜价格昂贵,涡轮机轴承寿命8000小时,8万元每对。ROFIN DC025用于切割对激光器内部射频阀影响太大,射频阀约9万元/根,保修4000小时;另外rofin激光器需2000小时点检一次,费用为5000元。
免维护,胜任恶劣的工作环境,对灰尘、震荡、冲击、湿度、温度具有很高的容忍度。
光束特性
ROFIN DC025横向边缘放电,光束呈不规则状态,内部需增加4片镜片对光束进行整形,由于其原始光斑不规则,所以切割断面相对粗糙,尤其在厚板上更明显。
激光单模输出,能量呈高斯分布。原始光束均匀,金属切割断面完美。
最大功能率
4000瓦
100000瓦
7
脉冲性能
升达到同样的功率,脉冲爬升时间比快轴流激光器多五倍,峰值功率持续时间远短于快轴流激光器,所以打孔能力、转角加工质量、消除零件下表面挂渣的能力较差
可调制成脉冲输出模式,最高频率5KHz,响应时间小于100us,打孔能力、转角加工质量能量好,保证切割尖角和拐角质量。
可切割材料种类
碳钢、不锈钢。连续大量切割不锈钢或仅小批量切割黄铜/铝板/铝合金/钛合金/硅钢/镀锌板等但对射频管影响大。
可连续大量加工一些难加工的金属铜(Cu)、铍铜(BeCu)、磷青铜(Pbronze)、钼(Mo)、不锈钢(SS)、镍(Ni)、铝(Al)、钛(Ti)、回火钢(TS)等。
切割能力: 碳钢不锈钢铝合金
18—20毫米 8—10毫米 5—6毫米(不能连续切割)
15—20毫米 8—10毫米 6—8毫米
切割板材速度
厚板稍慢,由于割缝细,速度较慢。
薄板速度快,是CO2切割速度的2-3倍,切割质量好,断面完美。
8
综上所述:
1.