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CO2激光和光纖激光的基本區(qū)別雖然現(xiàn)在的市場趨勢是偏向光纖激光加工機(jī)，但是光纖激光加工機(jī)真的是較好的選擇嗎？答案是否定的CO2激光和光纖激光，兩者因激光的物理特征不同，所以激光加工的工藝也不同。當(dāng)然實(shí)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(diǎn)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?yàn)樗?.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激光加工機(jī)從發(fā)振器到加工點(diǎn)，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(diǎn)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，光纖激光加工機(jī)從發(fā)振器到加工點(diǎn)，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激光加工機(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)光光纖的較小曲率以上的話，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)能的激光加工機(jī)
激光的輸出功率都是4kW。我們可以看到在板厚4.0mm以下的領(lǐng)域中，光纖激光加工機(jī)能夠以CO2激光加工機(jī)的2～3倍的加工速度進(jìn)行加工。為什么即使在同樣的輸出功率下，加工速度方面會有這么大的差距？首先可以說是因?yàn)榧す饽茉磳饘俨牧系奈章蔬@一部分存在著很大的差異。不僅僅是金屬材料，世間萬物中，由于物質(zhì)的物理特性不同，在不同的光的波長下，光能的吸收率也不同。例如上述所舉的不銹鋼材料，它對CO2激光的吸收率大約是12%，而對光纖激光的吸收率是大概35%，相差3倍左右。所謂的吸收率高，是指激光在照射到金屬材料之后，光能轉(zhuǎn)換成熱能后熔化金屬材料這一步驟的時間非常短，所以也就能夠以很快的加工速度形成切割加工工藝。如果要用激光加工機(jī)對石英玻璃進(jìn)行切割加工的話，那么用CO2激光加工機(jī)是可以進(jìn)行切割加工的，但是用光纖激光加工機(jī)卻不能進(jìn)行切割加工。這個是由于石英玻璃可吸收CO2激光的波長，而對光纖激光的波長不吸收反而會穿透這一物理原理引起的。另外，平時我們所說的光纖激光在鋁、銅等高反射性材料的切割領(lǐng)域中，比CO2激光加工機(jī)更加有優(yōu)勢，也是因?yàn)榻饘俨牧细芪展饫w激光的波長這一物理特性的原理。在比較不銹鋼材料的加工速度時，我們可以看到在板厚超過6.0mm的領(lǐng)域內(nèi)，兩者的加工速度是基本相同的。從切割加工的工藝來看，與其參考瞬間熔化金屬的系數(shù)，還不如參考如何將熔化的金屬排除的系數(shù)更為重要。用激光進(jìn)行切割加工時，要一邊將輔助氣體（普遍是指氮?dú)狻⒀鯕獾龋﹪娚渲良庸c(diǎn)一邊將激光照射至材料，這樣才能得到良好的加工狀態(tài)。不同的切割對象的材料，采用的輔助氣體也不同。另外，輔助氣體的另一大作用是將熔化后的金屬從材料的下方隔離出來。在加工對象是厚板的情況下，要得到良好的切割狀態(tài)，需要輔助氣體發(fā)揮作用，把要熔化的金屬從材料的下面部分下方隔離出來，可以達(dá)到提高加工速度的效果。但是，從加工領(lǐng)域和切割品質(zhì)的角度來看，可以說CO2激光加工機(jī)更勝一籌。CO2激光加工機(jī)在行業(yè)內(nèi)自實(shí)用化以來大概經(jīng)歷了30年的歷程，它的加工工藝中很多的特性已經(jīng)被大家研究透徹，所以已經(jīng)能夠?qū)?yīng)從薄板到厚板的加工領(lǐng)域。另外，加工技術(shù)也已經(jīng)非常成熟，可以保證一定的加工品質(zhì)，不僅僅具備了切割各種形狀的加工技術(shù)，同時還具備了能夠確保切割面達(dá)到一定粗糙度之類的加工技術(shù)。
