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CO2激光与光纤激光切割工艺及成天职析

2017-12-21 20:52:11

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原题目:CO2激光与光纤激光切割工艺及成本分析

1. 概述

目前用于切割领域的激光重要为CO2激光和光纤激光。CO2激光是CO2气体在高频高压下受激发,产生频率为10.6μm的激光,经由谐振腔的偏振镜后沿铜镜反射聚焦而进行切割的。光纤激光是采用多个多模泵浦二极管并行设置作为激光源,产生频率为10.6μm的激光,通过火支在谐振腔调剂后耦合进单根光纤,形胜利率较高的激光。

2. CO2激光切割与光纤激光切割工艺比拟

(1)激光构造比较 CO2激光产生器体积较大,传输介质为空气,光路直线流传完整依附反射镜,光路衰减快、请求高,能量丧失较大,光电转化率低,不必爱慕大城市!今天起,临海人能够刷微信乘公交了!,仅为10%,如图1所示。

图1 CO2激光

1.激光发生器 2.驱动单元反射镜 3.光路 4、5、6.角度反射镜 7.聚焦透镜

光纤激光采取多组多模泵浦二极管并行设置为激光源,发生的激光由光纤传输,光束关闭于光纤内“曲线传布”,不受外界环境影响,光电转化率高,可达25%以上,如图2所示。

图2 光纤激光

1.激光源 2.谐振腔 3.冷却体系 4.光路

(2)切割资料对照 CO2激光可切割碳钢、不锈钢、铝合金及非金属材料,但不能切割铜材。对CO2激光来说,铜材属于高反射性材料,10.6μm频率激光简直全部被反射而不被接收,反射光返回激光器,造成迫害。

光纤激光可切割碳钢、不锈钢、铝合金及铜材,但不能切割非金属材料,包含木材、塑料、皮革等。对于名义有笼罩层的材料也不能切割,如一般覆膜不锈钢、有防锈的特种钢板等。

(3)切割效力对比 切割速度、穿孔效力、断面品质等方面形成激光切割效能,是评估激光机器的要害综合指标。

光纤激光器切割薄板有上风,尤其是厚度3mm以下优势更显著,绝对于CO2激光,最大切割速度比值可大4:1;而6mm是两种激光优势调换的临界厚度。切割厚度>6mm的板材,光纤激光无优势。跟着厚度的增添,CO2激光渐显优势,但并不显明,一份内定的2017年度十大案牍榜单。图3为不同材料的切割速度。

(a)中碳钢 (b)不锈钢

图3 不同材料的切割速度

激光束在工件开端切割前,须要穿透工件。光纤激光的穿孔时间明显要比CO2激光长。以3kW光纤激光跟CO2激光为例,对于8mm的碳钢,后者比前者少1s;10mm时,后者少2s;随着厚度的增长,CO2激光在穿孔2000次、每次穿孔差3s盘算,则天天穿孔时光差为6000s,约合1.7h。

断面质量通常指毛糙度、垂直度。切割3mm以下厚度的钢板时,光纤激光切割的断面质量略差于CO2激光。随着厚度的增加,断面质量的差别越加明显。切割3mm及以上的不锈钢时,光纤激光切割的断面呈磨砂状,而CO2激光呈光明。切割16mm的碳钢,光纤激光切切断面垂直度远差于CO2激光,前者为0.4~0.5mm,后者为0.1mm。另外,因为光纤激光频率低,能量密度大,在切割碳钢小孔时,反而是个毛病,易产生过烧。CO2激光与光纤激光切割工艺比对如表1所示。

3. CO2激光切割与光纤激光切割成天职析

以切割5mm不锈钢板为例,CO2激光与光纤激光切割工艺成本分析如表2所示。

依据上表中的数据剖析,按装备年时基数3860h计算,在切割5mm不锈钢时,CO2激光切割机的运行成本为每小时268.8元,光纤激光切割机运行成本为每小时242.7元。CO2激光和光纤激光切割速度分辨按每分钟2.5m、8.2m计算,CO2激光切割成本为每米1.79元,光纤激光切割成本为每米0.48元。

4. 综合比较及提议

CO2激光切割和光纤激光切割都有其实用的范畴。CO2激光切割除可用于切割碳钢、不锈钢、铝合金等材料外,还可以切割半导体材料、非金属材料和复合材料,其切割利用范畴更广。光纤激光切割除可用于切割碳钢、不锈钢、铝合金等材料外,还能够切割CO2激光无奈切割的铜材,但不能切割非金属材料。就切割本钱而言,光纤激光切割机相对于CO2激光切割机来说要廉价得多。

综上所述,CO2激光切割与光纤激光切割的工艺抉择问题上倡议如下:

(1)对于4mm及以下的材料,考虑到光纤激光切割速度快、效率高的长处,选用光纤激光切割综合性价比更高。

(2)对于8mm及以上的材料,双创四期员工手册,斟酌到光纤激光打孔效率低、断面质量较差,且切割速度不在存在明显优势,选用CO2激光切割更轻易保障产品德量。

(3)对于铜材或镜面不锈钢,建议选用光纤激光切割机,对于半导体材料、非金属材料和复合材料,建议选用CO2激光切割机。

作者简介:曲志远等,株洲电力机车有限公司。

起源:《金属加工(热加工)》2017年第22期

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