1. 概(gai)述(shu)

        目(mu)前(qian)用(yong)於切割領(ling)域(yu)的激(ji)光(guang)主要(yao)為CO2激(ji)光(guang)和(he)光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang).CO2激(ji)光(guang)是CO2氣(qi)體(ti)在高(gao)頻高(gao)壓下受(shou)激(ji)發(fa),產生(sheng)頻率(lv)為(wei)10.6μm的激(ji)光(guang),經(jing)過諧振腔的偏振鏡後(hou)沿銅鏡反(fan)射(she)聚(ju)焦(jiao)而進(jin)行(xing)切割的.光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)是采(cai)用(yong)多(duo)個(ge)多(duo)模(mo)泵(beng)浦(pu)二極(ji)管並(bing)行(xing)設(she)置作(zuo)為(wei)激(ji)光(guang)源(yuan),產(chan)生(sheng)頻率(lv)為(wei)10.6μm的激(ji)光(guang),通(tong)過(guo)分(fen)支在(zai)諧振腔調整(zheng)後(hou)耦合(he)進(jin)單根(gen)光(guang)纖(xian),形(xing)成功率(lv)較高的激(ji)光(guang).

        2. CO2激(ji)光(guang)切(qie)割與(yu)光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割工(gong)藝(yi)比(bi)較

        (1)激(ji)光(guang)結(jie)構(gou)對比(bi)  CO2激(ji)光(guang)發(fa)生(sheng)器(qi)體(ti)積較大,傳(chuan)輸介質為空氣(qi),光(guang)路(lu)直線(xian)傳(chuan)播(bo)完全依靠反(fan)射(she)鏡,光(guang)路(lu)衰減快(kuai)、要(yao)求高,能量(liang)損失(shi)較大,光(guang)電(dian)轉(zhuan)化(hua)率(lv)低(di),僅(jin)為(wei)10%.

        光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)采(cai)用(yong)多(duo)組(zu)多(duo)模(mo)泵(beng)浦(pu)二極(ji)管並(bing)行(xing)設(she)置為(wei)激(ji)光(guang)源(yuan),產(chan)生(sheng)的激(ji)光(guang)由(you)光(guang)纖(xian)傳(chuan)輸,光(guang)束(shu)封閉(bi)於光(guang)纖(xian)內(nei)"曲線(xian)傳(chuan)播(bo)",不(bu)受外(wai)界環境影(ying)響(xiang),光(guang)電(dian)轉(zhuan)化(hua)率(lv)高(gao),可達(da)25%以上.

        (2)切割材(cai)料對(dui)比  CO2激(ji)光(guang)可切割碳(tan)鋼、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、鋁(lv)合(he)金及(ji)非(fei)金屬(shu)材料(liao),但不(bu)能切(qie)割銅(tong)材.對(dui)於CO2激(ji)光(guang)來說(shuo),銅(tong)材(cai)屬(shu)於高(gao)反(fan)射(she)性材料(liao),10.6μm頻(pin)率(lv)激(ji)光(guang)幾(ji)乎全(quan)部(bu)被反(fan)射(she)而不(bu)被吸收,反(fan)射(she)光(guang)返回激(ji)光(guang)器(qi),造(zao)成(cheng)危害.

        光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)可切割碳(tan)鋼、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、鋁(lv)合(he)金及(ji)銅材(cai),但不(bu)能切(qie)割非(fei)金屬(shu)材料(liao),包(bao)括(kuo)木(mu)材(cai)、塑(su)料、皮(pi)革等.對(dui)於表(biao)面有(you)覆(fu)蓋層的材(cai)料(liao)也不(bu)能切(qie)割,如(ru)普通(tong)覆(fu)膜(mo)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、有(you)防(fang)銹(xiu)的特種鋼(gang)板(ban)等.

        (3)切(qie)割效能(neng)對(dui)比  切割速度、穿(chuan)孔(kong)效率(lv)、斷(duan)面質量等方面構(gou)成激(ji)光(guang)切(qie)割效能(neng),是評(ping)價激(ji)光(guang)機(ji)器(qi)的關鍵(jian)綜(zong)合指(zhi)標.

        光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)器(qi)切(qie)割薄(bo)板(ban)有(you)壹(yi)定(ding)的優(you)勢,尤(you)其(qi)是在(zai)厚(hou)度3mm以下優(you)勢會更明顯(xian),相(xiang)對(dui)於(yu)CO2激(ji)光(guang),最(zui)大切(qie)割速度比值可達(da)到4:1;而6mm是兩(liang)種激(ji)光(guang)優(you)勢互(hu)換的臨(lin)界(jie)厚(hou)度.切割厚(hou)度>6mm的板(ban)材(cai),光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)無(wu)優(you)勢.隨著厚(hou)度的增(zeng)加,CO2激(ji)光(guang)就漸顯(xian)優(you)勢,但並(bing)不(bu)是太明顯(xian).

        激(ji)光(guang)束(shu)在(zai)工(gong)件開(kai)始(shi)切(qie)割前(qian),需要(yao)穿(chuan)透工(gong)件.光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)的穿(chuan)孔(kong)時(shi)間明顯(xian)要(yao)比(bi)CO2激(ji)光(guang)長(chang).以3kW光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)和(he)CO2激(ji)光(guang)為(wei)例(li),對(dui)於8mm的碳(tan)鋼(gang),後者(zhe)比前者(zhe)少(shao)1s;10mm時(shi),後者(zhe)少2s;隨(sui)著厚(hou)度的增(zeng)加,CO2激(ji)光(guang)在(zai)穿(chuan)孔(kong)2000次、每(mei)次穿(chuan)孔(kong)差3s計(ji)算(suan),則每(mei)天穿(chuan)孔(kong)時(shi)間差(cha)為6000s,約(yue)合1.7h.

        斷面質量通(tong)常(chang)指粗糙度、垂直度.切割3mm以下厚(hou)度的鋼(gang)板(ban)時(shi),光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割的斷(duan)面質量略差於CO2激(ji)光(guang).隨(sui)著厚(hou)度的增(zeng)加,斷(duan)面質量的差(cha)異(yi)越(yue)加明顯(xian).切(qie)割3mm及(ji)以上的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)時(shi),光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割的斷(duan)面呈(cheng)磨(mo)砂(sha)狀,而CO2激(ji)光(guang)呈(cheng)光(guang)亮(liang).切(qie)割16mm的碳(tan)鋼(gang),光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割斷(duan)面垂(chui)直度遠差(cha)於(yu)CO2激(ji)光(guang),前(qian)者(zhe)為(wei)0.4~0.5mm,後者為0.1mm.另外(wai),由(you)於(yu)光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)頻(pin)率(lv)低(di),能(neng)量(liang)密(mi)度大,在切(qie)割碳(tan)鋼小孔(kong)時(shi),反(fan)而是個(ge)缺點(dian),易(yi)產生(sheng)過燒(shao).

 

        3. CO2激(ji)光(guang)切(qie)割與(yu)光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割成(cheng)本分(fen)析

        根(gen)據(ju)上表中的數(shu)據(ju)分析,按(an)設(she)備(bei)年(nian)時(shi)基(ji)數3860h計(ji)算(suan),在切(qie)割5mm不(bu)銹(xiu)鋼(gang)時(shi),CO2激(ji)光(guang)切(qie)割機(ji)的運(yun)行(xing)成本為(wei)每(mei)小時(shi)268.8元(yuan),光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割機(ji)運(yun)行(xing)成本為(wei)每(mei)小時(shi)242.7元(yuan).CO2激(ji)光(guang)和(he)光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割速度分別(bie)按(an)每(mei)分(fen)鐘2.5m、8.2m計(ji)算(suan),CO2激(ji)光(guang)切(qie)割成(cheng)本為(wei)每(mei)米(mi)1.79元(yuan),光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割成(cheng)本為(wei)每(mei)米(mi)0.48元(yuan).

 

        4. 綜(zong)合比(bi)較及(ji)建議

        CO2激(ji)光(guang)切(qie)割和(he)光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割都(dou)有(you)其(qi)適(shi)用(yong)的領(ling)域(yu).CO2激(ji)光(guang)切(qie)割除(chu)可用於切割碳(tan)鋼、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、鋁(lv)合(he)金等材(cai)料外(wai),還(hai)可以切割半(ban)導(dao)體(ti)材料(liao)、非(fei)金屬(shu)材料(liao)和(he)復(fu)合(he)材(cai)料(liao),其(qi)切割應用範(fan)圍更廣(guang).光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割除(chu)可用於切割碳(tan)鋼、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、鋁(lv)合(he)金等材(cai)料外(wai),還(hai)可以切割CO2激(ji)光(guang)無(wu)法(fa)切割的銅(tong)材(cai),但不(bu)能切(qie)割非(fei)金屬(shu)材料(liao).就切割成(cheng)本而言,光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割機(ji)相(xiang)對(dui)於(yu)CO2激(ji)光(guang)切(qie)割機(ji)來說(shuo)要(yao)便(bian)宜得(de)多(duo).

        綜(zong)上所(suo)述(shu),CO2激(ji)光(guang)切(qie)割與(yu)光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割的工(gong)藝(yi)選(xuan)擇問(wen)題上(shang)建(jian)議如(ru)下:

        (1)對(dui)於4mm及(ji)以下的材(cai)料(liao),考慮(lv)到光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割速度快(kuai)、效率(lv)高(gao)的優(you)點(dian),選(xuan)用光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割綜(zong)合性價比更高(gao).

        (2)對(dui)於8mm及(ji)以上的材(cai)料(liao),考慮(lv)到光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)打(da)孔(kong)效率(lv)低(di)、斷(duan)面質量較差,且(qie)切(qie)割速度不(bu)在具(ju)有(you)明顯(xian)優(you)勢,選(xuan)用CO2激(ji)光(guang)切(qie)割更容(rong)易(yi)保證產品(pin)質量.

        (3)對於銅材(cai)或(huo)鏡面不(bu)銹(xiu)鋼(gang),建議選(xuan)用光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)切(qie)割機(ji),對於(yu)半(ban)導(dao)體(ti)材料(liao)、非(fei)金屬(shu)材料(liao)和(he)復(fu)合(he)材(cai)料(liao),建議選(xuan)用CO2激(ji)光(guang)切(qie)割機(ji).