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      CO2激光與光纖激光切割工藝及成本分析

      發表時間:2021-08-20 00:41
      1. 概述今朝用于切割規模的激光首要為CO2激光和光纖激光。CO2激光是CO2氣體在高頻高壓下受激起,發生頻率為10.6μm的激光,經由諧振腔的偏振鏡后沿銅鏡反射聚焦而進行切割的。光纖激光是采納多個多模泵浦二極管并行設置作為激光源,發生頻率為10.6μm的激光,經由過水平支在諧振調子劑后耦合進單根光纖,組成功率較高的激光。2. CO2激光切割與光纖激光切割工藝斗勁(1)激光結構對比 ?CO2激光發生器體積較除夜,傳輸介質為空氣,光路直線傳布完全依托反射鏡,光路衰減快、要求高,能量損失蹤蹤較除夜,光電轉化率低,僅為10,如圖1所示。圖1 ? CO2激光1.激光發生器 ? 2.驅動單元反射鏡 ? 3.光路 ?4、5、6.角度反射鏡 ? 7.聚焦透鏡光纖激光華取多組多模泵浦二極管并行設置為激光源,發生的激光由光纖傳輸,光束封鎖于光纖內“曲線傳布”,不受外界氣象影響,光電轉化率高,可達25以上,如圖2所示。圖2 ? 光纖激光1.激光源 ? 2.諧振腔 ? 3.冷卻系統 ? 4.光路(2)切割材料對比 ?CO2激光可切割碳鋼、不銹鋼、鋁合金及非金屬材料,但不能切割銅材。對CO2激光來講,銅材屬于高反射性材料,10.6μm頻率激光幾近全數被反射而不被領受,反射光返回激光器,造成風險。光纖激光可切割碳鋼、不銹鋼、鋁合金及銅材,但不能切割非金屬材料,搜羅木材、塑料、皮革等。對概況有籠蓋層的材料也不能切割,如通俗覆膜不銹鋼、有防銹的特種鋼板等。(3)切割效能對比 ?切割速度、穿孔效力、斷面質量等方面組成激光切割效能,是評價激光機械的關頭綜合指標。光纖激光器切割薄板有優勢,出格是厚度3mm以下優勢更較著,相對CO2激光,最除夜切割速度比值可除夜4:1;而6mm是兩種激光優勢交流的臨界厚度。切割厚度6mm的板材,光纖激光無優勢。跟著厚度的增添,CO2激光漸顯優勢,但其實不較著。圖3為不合材料的切割速度。(a)中碳鋼 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (b)不銹鋼圖3 ? ?不合材料的切割速度激光束在工件最早切割前,需要穿透工件。光纖激光的穿孔時刻較著要比CO2激光長。以3kW光纖激光和CO2激光為例,對8mm的碳鋼,后者比前者少1s;10mm時,后者少2s;跟著厚度的增添,CO2激光在穿孔2000次、每次穿孔差3s計較,則天天穿孔時刻差為6000s,約合1.7h。斷面質量凡是指粗拙度、垂直度。切割3mm以下厚度的鋼板時,光纖激光切割的斷面質量略差于CO2激光。跟著厚度的增添,斷面質量的分歧越加較著。切割3mm及以上的不銹鋼時,光纖激光切割的斷面呈磨砂狀,而CO2激光呈亮光。切割16mm的碳鋼,光纖激光切切斷面垂直度遠差于CO2激光,前者為0.4~0.5mm,后者為0.1mm。此外,因為光纖激光頻率低,能量密度除夜,在切割碳鋼小孔時,反而是個短處錯誤,易發生過燒。CO2激光與光纖激光切割工藝比對如表1所示。3. CO2激光切割與光纖激光切割成天職化以切割5mm不銹鋼板為例,CO2激光與光纖激光切割工藝成天職化如表2所示。遵循上表中的數據分化,按設備年時基數3860h計較,在切割5mm不銹鋼時,CO2激光切割機的運行成本為每小時268.8元,光纖激光切割機運行成本為每小時242.7元。CO2激光和光纖激光切割速度分袂按每分鐘2.5m、8.2m計較,CO2激光切割成本為每米1.79元,光纖激光切割成本為每米0.48元。4. 綜合斗勁及建議CO2激光切割和光纖激光切割都有其合用的規模。CO2激光切割除可用于切割碳鋼、不銹鋼、鋁合金等材料外,還可以切割半導體材料、非金屬材料和復合材料,其切割操作規模更廣。光纖激光切割除可用于切割碳鋼、不銹鋼、鋁合金等材料外,還可以切割CO2激光沒法切割的銅材,但不能切割非金屬材料。就切割成本而言,光纖激光切割機相對CO2激光切割機來講要廉價良多。綜上所述,CO2激光切割與光纖激光切割的工藝選擇問題上建議以下:(1)對4mm及以下的材料,考慮到光纖激光切割速度快、效力高的益處,選用光纖激光切割綜合性價比更高。(2)對8mm及以上的材料,考慮到光纖激光打孔效力低、斷面質量較差,且切割速度不在具有較著優勢,選用CO2激光切割更等閑保證產物質量。(3)對銅材或鏡面不銹鋼,建議選用光纖激光切割機,對半導體材料、非金屬材料和復合材料,建議選用CO2激光切割機。作者簡介:曲志遠等,株洲電力機車有限。來歷:《金屬加工(熱加工)》2017年第22期“焊接切割聯盟”:本號隸屬于《金屬加工(熱加工)》雜志,國家一級刊物,刊登焊接、鍛造、鍛壓、熱措置方面的論文,接待巨匠積極投稿:rb1950@126.com。近期超卓內容:你憑甚么在單元安身?尋材問料——焊接職業病甚么時辰休焊接坡口的設計和選擇原則,萬萬別隨心所欲,焊絲若何還能改變著焊接?干焊接這么久,都不知道氣保焊機面板上的收弧開關是干啥的德國工人擰螺栓擰三圈回半圈,是不是是真傻呢?!工程師姓甚么很首要!別叫我“X工”!這才是焊接的手藝


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