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光纤激光器与CO2激光器性能比较

在激光焊接设备日常使用过程中,由于光纤激光器靠整根光纤来传导激光,而CO2激光器需 要靠外光路系统来传导激光,因此,在每次设备开始使用前,CO2激光器都要进行光路调整,而光纤激光器不需要调整。与光纤激光器的光纤相比,CO2激光器的外光路系统在使用过程中较容易受到外界振动和冲击的影响。因此,与光纤激光器的光纤相比,CO2激光器的外光路系统在使用过程中的稳定性较差。
  相同功率的光纤激光器和CO2激光器能耗的比较:
  图1所示为4000W的光纤激光器、CO2激光器、DISC激光器、YAG激光器每小时运行成本 的比较。比较内容为激光切割(或焊接)时所用的气体和激光气体、厂房成本、维护和保养、电能消耗、零部件更换、激光器成本等在8年的使用成本平均到每小时的成本消耗。

  图1  4 000W不同类型激光器耗能比较

 图2  不同材料对不同波长吸收率的比较

  由图1易知,在输出4000W的激光时,光纤激光器的一小时的总体消耗为12.5美元,而CO2激光器的一小时的总体消耗为25美元,约为光纤激光器消耗的两倍。
  材料对不同波长激光吸收率的比较:
  图2所示为塑料、金属、陶瓷和玻璃对不同波长激光的吸收率的比较。由于光纤激光器产生的激光波长为1.06μm,而CO2激光器产生的激光波长为10.6μm。由图2易知,金属对光纤激光器产生的激光的吸收率要远远优于对CO2激光器产生的激光的吸收率。

   除了材料对光纤激光器产生的激光的吸收率更高外,而且光纤激光器产生的激光的光束质量要优于CO2激光器产生的激光。
  2 000W的光纤激光器产生的激光的光束质量为:2mm·mrad,2 000W的CO2激光器产生的激光的光束质量为:3.5mm·mrad,4000W的CO2激光器产生的激光的光束质量为:4.5mm·mrad。
  由于金属材料对光纤激光的吸收要优于对CO2激光的吸收,而且2 000W的光纤激光的光束质量要优于4 000W的CO2激光的光束质量。因此,使用使用2 000W的光纤激光器通过分时光闸的方式方式,,可以达到4000W的CO2激光器通过分功率方式达到一样的焊接效果激光器通过分功率方式达到一样的焊接效果,,甚至要更好甚至要更好。
  光纤激光器和CO2激光器使用消耗比较激光器使用消耗比较::   表1所示为光纤激光器和CO2激光器使用消耗的比较。比较内容包括激光波长、光电转换效率、满载时功率消耗、激光气体、保护气体、以及冷水机组功率消耗和外光路的维护成本等。

  从表中可知,当激光器满载工作时, 与3000W的CO2激光器相比,2 000W的光纤激光器每 小时可以节约32度电,水冷机组每小时可以节约6度电。每天以16小时工作计算,一个月可以节省18 240度电,一年可以节省218 880度电。每度电以1元计算,每年可以为公司节省21.88 万 元。加上其他的消耗以及CO2的设备维护费用等,与3 000W的CO2激光器相比,2 000W的光纤 激光器每年可以为贵公司节省开支近30 万元。
  另外折旧费用的比较2000W光纤激光器光闸加水冷与3000WRofin的CO2激光器加光闸和水冷的价格相当。不过光纤激光器的运行时间(10万小时)要远远长于CO2激光器的运行时间(3万小时)。这样设备的年折旧费用光纤激光器的26.6 万元/年要远远小于CO2激光器。

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