CO2激光器和光纖激光器,兩者因激光的物理特征不同,所以使用它們的激光切割機(jī)加工的工藝也不同。當(dāng)然實際上兩者有各自的長處和短處,根據(jù)加工對象的不同,各自有優(yōu)勢也有劣勢。
CO2激光器是通過激發(fā)二氧化碳分子而得到的氣體光束,它的波長是10.6μm;而光纖激光器是在光纖中放入一種作為媒介的Yb(ytterbium)化合物的結(jié)晶,將這個結(jié)晶體用光束照射后得到的固體激光,它的波長是1.08μm。波長不同這一物理特點對兩者的加工特性帶來很大的影響。
最初光纖激光這一概念是由于它是通過光纖能夠傳播的激光被人認(rèn)識的。能夠通過光纖進(jìn)行傳播的原因在于它的波長,正因為它1.08μm的波長,才能夠通過光纖進(jìn)行傳播。用光纖進(jìn)行傳播的優(yōu)勢就是它的光學(xué)部品的使用壽命較長以及維護(hù)性能較高。
CO2激光切割機(jī)從發(fā)振器到加工點,是借助反射鏡傳播激光的,一般是在與外界空氣隔離的光路內(nèi)進(jìn)行傳播。光路內(nèi)雖然被沒有普通灰塵或異物的空氣所填滿,但是反射鏡的表面經(jīng)過長時間使用以后,也會被臟東西附著,需要進(jìn)行清掃。另外,反射鏡本身也會因吸收微量的激光能源而損耗,需要進(jìn)行更換。再加上要從發(fā)振器到加工點傳播激光,需要用多個反射鏡來調(diào)整激光的反射角度進(jìn)行傳播,所以要維持正常的運(yùn)行需要一定的技術(shù)能力和管理。
但是,光纖激光切割機(jī)從發(fā)振器到加工點,激光是經(jīng)由1根光纖來傳播的。這根光纖一般被叫做導(dǎo)光光纖。由于不需要像反射鏡那樣的光學(xué)部品,又是在與外界空氣隔離的導(dǎo)光光纖內(nèi)傳播激光的,所以激光幾乎不會被損耗,可是嚴(yán)格說來,激光在導(dǎo)光光纖的外圍進(jìn)行反復(fù)傳播,所以導(dǎo)光光纖自己本身多少會有所損耗,不過這個和CO2激光切割機(jī)中的反射鏡相比,使用壽命要長好幾倍。另外,如果傳播路徑是在導(dǎo)光光纖的最小曲率以上的話,那么就能夠自由決定路徑,所以調(diào)整和維持起來也非常方便。
在激光的生成過程(激光發(fā)振器構(gòu)造)中,兩者也有所不同。CO2激光發(fā)振器是將混有CO2的氣體放置在放電空間之后,生成激光的。為了確保從激光輸出功率而得出的共振長正常運(yùn)作,在發(fā)振器的內(nèi)部配置了光學(xué)部品,而且發(fā)振器內(nèi)部的光學(xué)部品需要進(jìn)行定期的清掃和更換。
光纖激光發(fā)振器,就像剛才所提到的,生成激光是在光纖內(nèi)部進(jìn)行的,而且與外界空氣相隔離,沒有光學(xué)部品,所以就幾乎沒有必要定期維護(hù)。
CO2激光發(fā)振器的清掃等維護(hù)周期是設(shè)定在大約4000個小時,而光纖激光發(fā)振器是設(shè)定在大約20000個小時。前面所提到的在使用壽命和維護(hù)性能等方面,可以說對于光纖激光加工機(jī)來說有很大的優(yōu)勢。
另外,我們也可以試著從消耗電力之類的運(yùn)營成本角度也來進(jìn)行比較。CO2激光發(fā)振器的光電轉(zhuǎn)換率據(jù)說大概在10~15%,而光纖激光發(fā)振器大概在35~40%。由于光電轉(zhuǎn)換率高,所以轉(zhuǎn)變成發(fā)散熱量的電氣能源變少,光纖激光加工機(jī)才能夠?qū)⒗鋮s機(jī)之類的冷卻裝置所消耗的電力控制得更低。一般來說,光纖激光加工機(jī)的發(fā)振器,對于發(fā)振器的冷卻溫度管理相對于CO2發(fā)振器來說精度要求更高,但是,同樣的激光輸出功率下,光纖激光加工機(jī)的發(fā)振器用CO2激光發(fā)振器的1/2~2/3左右的冷卻能力就足夠了。所以從激光加工機(jī)所有裝置的消耗電力來考慮,光纖激光加工機(jī)在CO2激光加工機(jī)的1/3左右的消耗電力下就能夠運(yùn)行,可以說是非常節(jié)能的激光切割機(jī)。