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淺談光纖雷射切割-Fiber Laser Cutting   

雷射切割是金屬加工領域不可或缺的重要技術之一, 雷射切割因其能量集中、易於操作、高柔性、高效率、加工成本相較於其它加工來的低等優勢,被公認為是替代傳統加工最有效的方法之一。

然而,隨著金屬雷射切割技術廣泛的應用,傳統雷射機體積龐大、分立元件多、維護困難、壽命短等缺點日益顯現,在一定程度上限制了金屬加工技術的發展。因此,在這種背景下,光纖雷射技術因應而生。

光纖雷射切割機相較於普通二氧化碳雷射切割機,空間和氣體消耗量更省,光電轉化率更高,是一款節能環保的新產品,深具市場潛力。

光纖雷射割機為金屬切割提供了更加靈活的解決方案,不僅可以切割碳鋼、不袗和鋁,還能夠高效率、低成本、高精度切割有色金屬銅和黃銅。光纖激光切割機主要用於切割4mm以下金屬薄板,能獲得前所未有的高效率和高精度。

相對於傳統的二氧化碳激光切割機,光纖雷射切割機沒有外光路,雷射發生器也無需維護,減少了電能消耗,使用的能耗只佔傳統的二氧化碳激光切割機的30%,從而可以降低約50%的運

行成本。

光纖雷射切割設備採用光纖傳輸,不需要複雜的反射鏡導光,不需要調整外光路。對灰塵、震蕩、衝擊、濕度、溫度具有很高的容忍度,能勝任惡劣的工作環境,基本免維護,使用壽命可達10萬小時甚至更長。並且由於雷射光源的高效率,取消了雷射氣體,降低了運行和維護成本。

目前市場普遍認為光纖激光切割機將是主流發展方向。但是,Fiber Laser cutting 是否真的能夠完全取代二氧化碳雷射切割等方式? 答案是,光纖並不是萬能的,光纖雷射切割目前的主要優勢是在4mm以下的鋼板,針對這些板材能夠體現光纖激光切割高的生產效率和切割質量。而對4mm以上的

鋼板切割,二氧化碳激光切割無論是在切割速度、加工質量都要優於光纖雷射切割。

 

下表為針對傳統C02雷射切割與光纖雷射切割所做的比較

 

 

C02雷射切割

Fiber Laser 光纖雷射

雷射的形態

 

雷射經由與氣體的混合,光束藉由二氧化碳分子擴充、增強。

 

大部份的雷射分子都是由光纖傳導組成,並經由兩極真空管汲取由光纖媒介的雷射光。

雷射光的反射性比較

 

CO2雷射對於高反射性材料會造成較低的切割效能, 當多數的雷射光束是反射回原來光源,而沒有被底材所吸收時,在切割時會需要較高的耗能。

當切割高反射物性材料時,例如鋁材或銅時,由於材料可以吸收較多的光纖雷射,也因此減少了許多耗能。

光纖雷射也因此在高效能的情況下,更勝任高品質的精密切割。

切割速率

 

較高

設備使用壽命

大約20,000 小時

50,000~100,000小時

耗能

高耗能

低耗能, 僅約同等級CO2雷射切割機1/3耗能。

維護

 

高維護費用。

清潔需耗費氣體,例如:氮氣,CO2,氦氣。

 

僅需極小維護,不需清潔以及不需校正切割光束鏡。

 

電力效能

僅約6-7%

超過30%

成本分析

維護費用與作業氣體的耗費加總來說,與光纖雷射切割機來比較,每年高出光纖雷射機近9倍的費用。

由於低維護費用以及作業時不需氣體的耗費,所以整體的費用是比CO2來得低。

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