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Comparaison laser à fibre laser et CO2

Nombre Parcourir:1     auteur:Éditeur du site     publier Temps: 2021-07-28      origine:Propulsé

On me demande souvent: pour la transformation industrielle, que la fibre laser ou le laser CO2 est meilleur? Plus spécifiquement, c'est: Quelles sont les forces et les faiblesses de ces deux lasers? Les lasers de fibres peuvent-ils remplacer les lasers de CO2?

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Cette question apparemment simple peut ne pas être facile de clarifier.


Nous essayons de fournir aux utilisateurs des informations complètes et des opinions équilibrées de nombreux aspects et perspectives afin de recevoir l'effet des doutes dissipants.


La lumière laser produite par des fibres laser (ci-après dénommée laser à fibre) a une longueur d'onde de 1,06 μm et le laser produit par le laser CO2 (ci-après dénommé CO2 laser) a une longueur d'onde de 10,6 μm. Les deux sont la lumière infrarouge et peuvent être absorbés par des matériaux. Traitement des matériaux industriels.


La coupe est actuellement la technologie de traitement industrielle au laser la plus largement utilisée. Pour plus de commodité, la discussion dans cet article est basée sur la découpe au laser, sauf indication contraire.


Les avantages et les inconvénients des deux lasers

En tant qu'utilisateur, vous devez d'abord comprendre les taches mortes de lasers de fibres et de lasers de CO2. La soi-disant spot aveugle est la zone aveugle de la coupe. Après avoir évité les taches mortes (taches aveugles), se concurrencer à court et long et choisissez celui qui convient à vos besoins.


Le point mort des lasers de fibres


La fibre laser ne peut pas couper les non-métaux, y compris le bois, le plastique, le cuir, le coton et les tissus de lin, etc. Si le matériau de la pièce à traiter est non métallique, le laser à fibre ne peut être rejeté que et le non-CO2 Le laser n'est aucun autre.


Les pièces intérieures automobiles sont principalement des matériaux non métalliques, à l'aide d'un système de traitement laser de robot + de haute précision pour couper la surface de l'espace. Un tel système de traitement doit résoudre le problème de la transmission du faisceau laser entre les articulations du robot.


Les lasers à fibres ne peuvent pas couper des matériaux avec un revêtement sur la surface, tels que l'acier inoxydable recouvert ordinaire et des plaques d'acier spéciales avec revêtements anti-rouille. Certains utilisateurs ne sont pas accordés suffisamment d'attention à cela et ont choisi les lasers de fibres et ont dû couper l'acier inoxydable recouvert ordinaire. Si vous souhaitez utiliser un revêtement spécial pour les lasers à fibres, le coût augmentera.


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Le talon d'Achille des lasers de CO2


Le laser de CO2 ne peut pas couper les matériaux de cuivre, y compris le cuivre en laiton et le cuivre rouge. Si vous avez besoin de couper le cuivre, seuls les lasers de fibres sont qualifiés.


Pour les lasers de CO2, le cuivre est un matériau très réfléchissant et presque tout le laser est reflété mais non absorbé; La lumière réfléchie revient au laser, causant des dommages.

La réflectivité du laser de CO2 à l'alliage d'aluminium est également élevée. L'installation de l'isolateur de réflexion du dos peut protéger efficacement le laser de CO2, de sorte que l'alliage d'aluminium puisse être coupé en toute sécurité.

En termes de coût, de vitesse de coupe, d'efficacité de la perforation et de qualité transversale, nous laissons les deux lasers se conformer à de courts et longs.


Le coût


Ici, afin de faciliter la comparaison de la différence de coût entre les deux lasers, seul le coût de l'électricité, des consommables et du gaz moyen est calculé. Les coûts de ces trois parties sont différents; main-d'œuvre, amortissement, espace, gaz de coupe, etc., pour les deux pour ces lasers, le coût est le même, il n'est donc pas calculé.

Les deux types de lasers consomment d'énormes quantités d'électricité. L'efficacité de la conversion optique électrique du laser à fibre est d'environ 30% et celle du laser de CO2 est d'environ 10%. En termes de laser 3000W, la fibre laser consomme environ 10 kW de puissance, tandis que le laser CO2 consomme environ 30 kW. Basé sur le prix de l'électricité de 1 yuan / kWh et le taux de charge de 70%, le coût est de 7 yuans / heure et 21 yuans / heure, respectivement.


De plus, en raison de l'efficacité différente, la chaleur générée par les deux lasers est différente et les spécifications (capacité de refroidissement) du refroidisseur d'eau requis sont également différentes. La consommation d'énergie du refroidisseur d'eau requise par le laser à fibre est de 13 kW et la consommation d'énergie du refroidisseur d'eau requise par le laser CO2 est de 18 kW. Sur la base du prix de l'électricité de 1 yuan / kWh et du taux de charge de 70%, les coûts sont respectivement 9 yuans / heure et 12,8 yuans / heure.


Dans le processus d'utilisation quotidien, la machine à découper à base de fibre laser (ci-après dénommée machine à découper en fibre) doit consommer des matériaux: objectif de focalisation, corps céramique, buse, objectif de protection, etc., et le coût est d'environ 3 yuans / heure.


En outre, selon les statistiques au cours des 4 dernières années, le module laser et l'expandeur de faisceau ont leur durée de vie, qui entraîne un coût d'environ 4 yuans / heure et 1 yuan / heure, respectivement (spécialement, la plus petite unité de la fibre rofinée Le laser qui doit être remplacé est le module semi-conducteur, le coût est d'environ 1 yuan / heure).

La machine de découpe utilisant le laser CO2 (ci-après dénommée la machine de découpe de CO2) doit consommer des matériaux: objectif de focalisation, corps céramique, buse, miroir réfléchissant, etc., et le coût est d'environ 2,5 yuans / heure.


Le laser à fibre n'a pas besoin d'un gaz moyen; lesLaser de CO2Besoin d'un gaz moyen pour générer une lumière laser et le coût est d'environ 1 yuans / heure.


De plus, les lasers de CO2 effectuent des inspections de routine toutes les 3000 heures et des inspections approfondies toutes les 6000 heures, ce qui entraîne un coût d'environ 2 RMB par heure.


En résumé, le coût de l'utilisation de lasers à fibres est d'environ 24 yuans / heure, tandis que les lasers de CO2 sont d'environ 38,3 yuans / heure, une différence de 14,3 yuans / heure. Calculé sur la base de 10 heures d'utilisation quotidienne, la différence de coût quotidien est de 143 yuans.


Le marché affirme que la différence de coût des deux lasers est quelque peu exagérée.


Incidemment, le milieu de transmission de laser à fibre est une fibre optique et le faisceau lumineux est enfermé dans la fibre optique, \"la propagation de courbe \" et n'est pas affecté par l'environnement externe. Le support de transmission du laser CO2 est l'air, qui se déplace en ligne droite et la direction de transmission est modifiée par le réflecteur, qui est facilement affectée par l'environnement externe. Il peut être nécessaire de maintenir ces réflecteurs, ce qui augmentera légèrement le coût d'utilisation.


Vitesse de coupe

La vitesse de coupe, l'efficacité des perforations, la qualité de la section et d'autres aspects constituent une efficacité de coupe laser, qui est un indice complet pour évaluer les lasers (machines).


Les lasers de fibres ont des avantages dans la coupe des plaques minces, en particulier celles d'une épaisseur inférieure à 3 mm. Par rapport aux lasers de CO2, le rapport de vitesse de coupe maximum peut atteindre 4: 1; et 6mm est l'épaisseur critique pour l'échange des avantages des deux lasers. Pour les plaques de coupe d'une épaisseur de plus de 6 mm, la fibre laser n'a aucun avantage; Au fur et à mesure que l'épaisseur augmente, le CO2 montre progressivement un avantage, mais ce n'est pas significatif.


En général, les lasers à fibres ont des avantages de la vitesse de coupe.


Efficacité de la perforation


Avant que le faisceau laser ne commence à couper la pièce, il doit pénétrer dans la pièce. L'heure de la perforation de la fibre laser est évidemment plus longue que celle du CO2.


Prenez 3kw Fibre Laser et CO2 laser comme exemples. Pour l'acier au carbone avec une épaisseur de 8 mm, ce dernier est de 1 seconde de moins que le premier; à 10 mm, ce dernier est de 2 secondes de moins; Au fur et à mesure que l'épaisseur augmente, l'avantage des lasers de CO2 dans la perforation devient de plus en plus significatif.


Si la perforation est de 2 000 fois par jour et que la différence de temps entre chaque perforation est de 3 secondes, la différence de temps de perforation par jour est de 6 000 secondes, soit environ 1,7 heure.

Le laser CO2 peut réduire la durée d'utilisation de la machine de 1,7 heure par jour en raison de son efficacité de perforation élevée. Même si des données conservatrices sont utilisées, y compris la main-d'œuvre (30 yuans / heure), l'amortissement des équipements (25 yuans / heure) et les coûts du site (2 yuans / heure), les économies de coûts sont (CO2 Laser):

1.7 × (30 + 25 + 2 + 38.3) = 162 (yuan)

Qualité de la section

La qualité de la section se réfère généralement à la rugosité (finitions) et à la perpendicularité.

Lors de la coupe de plaques d'acier d'une épaisseur inférieure à 3 mm, la qualité de la section (rugosité et perpendicularité) de la coupe au laser fibre est légèrement pire que celle du CO2. À mesure que l'épaisseur augmente, la différence de qualité de la section devient plus évidente.


Pour l'acier inoxydable d'une épaisseur de ≥3 mm, la section coupée par le laser à fibre est dépolie, tandis que le CO2 est brillant. Pour l'acier au carbone avec une épaisseur de 16 mm, la verticalité de la section de coupe au laser à fibre est bien pire que celle du CO2, le premier est de 0,4 à 0,5 mm, et ce dernier peut atteindre 0,1 mm. De plus, la plaque d'acier au carbone présente une vitesse d'absorption élevée d'énergie laser à fibre, qui est un désavantage lors de la coupe de petits trous (ouverture ≤ épaisseur de la plaque) et la qualité de coupe est médiocre.


Au fait, la précision de la coupe au laser n'a rien à voir avec quel laser est utilisé, mais est liée à la précision de positionnement de la machine, à la précision de positionnement répétée et à la consistance de la largeur des fentes. La fente pour la coupe au laser fibre est étroite et la fente du CO2 est légèrement plus large. Mais la largeur de la fente n'affecte pas la précision des pièces, car la fonction de compensation de la fente peut compenser la largeur de la fente.


Quel laser de fibre ou laser CO2 est meilleur?


Avec les données ci-dessus, il n'est pas difficile de tirer une conclusion logique et de faire un choix rationnel. On ne peut pas dire que les fibres laser sont bonnes, ni que le laser CO2 est bon. Il devrait être analysé et jugé basé sur des applications spécifiques.

Nous voyons que les lasers de fibres et les lasers de CO2 ont leurs propres avantages et inconvénients lorsqu'ils sont confrontés à des exigences d'application spécifiques. À l'heure actuelle et pendant une période donnée à l'avenir, les lasers à fibres et les lasers de CO2 ne peuvent pas se remplacer, mais ne peuvent que coexister et se compléter. Le progrès technologique des lasers de CO2 à polarisation radialement polarisé vaut la peine de noter et peut réduire l'espace avec des lasers à fibres dans une coupe de plaques mince.


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