Реклама Реклама Реклама

Чем отличаются волоконные лазеры
от углекислотных газовых лазеров СО2?



      Лазерные станки, предназначенные для резки металла, оснащаются разными типами источников излучения. У одних источником излучения является углекислотный газовый лазер СО2, у других в качестве источника используется волоконный лазер. В данной статье рассмотрим эти два вида лазеров и определим их преимущества и недостатки по отношению друг к другу. В начале рассмотрим их конструктивные отличия, а затем перейдем к сравнению технологических возможностей.
      У газового лазера рабочей средой является смесь газов, в основном состоящая из углекислого газа. Эта смесь газов помещена в герметичную трубку. Источником энергии служат электрические разряды возникающие с помощью электродов установленных в трубке. Образованные электроны сталкиваются с атомами газа и приводят их в возбужденное состояние с последующим выделением фотонов. У волоконных лазеров рабочей средой является оптическое волокно, изготовленное из кварца легированного эрбием. Источником энергии в рабочей среде являются широкополосные светодиодные модули. Волоконные лазеры, генерируют нужное излучение прямо в оптическом волокне, которое является гибким, и выводят его сразу в фокусирующую головку. В лазерах СО2 для вывода полученного излучения используется довольно сложная оптическая система зеркал, которую необходимо время от времени юстировать. В связи с этим установка лазера СО2 является конструктивно сложнее, имеет большие габариты и соответственно меньший КПД. Для сравнения КПД волоконного лазера примерно 22-25%, а у лазера СО2 всего 8-10%.
      Технологические возможности данных лазеров определяются следующими параметрами: длиной волны и диаметром пятна. Газовые лазеры CO2 генерируют инфракрасное излучение с длиной волны 9,4-10,6мкм. Длина волны волоконных лазеров значительно меньше и составляет примерно 1,06 мкм. Разные материалы в зависимости от длины волны имеют различную поглотительную способность. К примеру, оба вида лазера хорошо режут сталь, но при резании деталей из многих цветных металлов эффективность резания газовым лазером значительно снижается, так как эти материалы имеют низкую поглощательную способность волн инфракрасного излучения. При резке деталей из латуни и меди газовые лазеры СО2 становятся вообще неэффективными, так как эти металлы полностью отражают волны длинной 9,4-10,6мкм. Стоит отметить, что газовые лазеры обладают высокой эффективностью при резании разных неметаллических материалов, хорошо поглощающих инфракрасное излучение. К таким материалам относятся стекло, древесина, ткань и т.д.
      От диаметра пятна излучения, получаемого на выходе из источника, зависит ширина режущей кромки и качество реза. У волоконного лазера диаметр пятна значительно меньше чем у газовых лазеров СО2, что приводит к концентрированию большей энергии на меньшей площади и получению меньшего по ширине реза. В результате данного фактора волоконные лазеры обладают большим преимуществом при резке тонколистового металла. Для сравнения скорость резки волоконным лазером заготовок толщиной до 4мм в два раза выше чем при резке лазерами СО2. Однако при увеличении толщины материала снижается и качество резки. Газовые лазеры СО2 и при больших толщинах показывают высокое качество резаной кромки. Это связано с увеличенной площадью плавления материала (из-за большего диаметра пятна) и углом падения лазерного излучения. При угле падения от 860 и до 900 , поглощающая способность выше у лазеров СО2. Считается, что резку тонкостенных заготовок эффективней выполнять на волоконных лазерах, а соответственно резку заготовок толщиной выше 6мм на газовых лазерах СО2.
      Как видно из выше перечисленных факторов волоконные лазеры и газовые лазеры СО2 имеют свои преимущества и недостатки. По себестоимости полученной единицы продукции предпочтительно выбрать волоконный лазер. По качеству обработки газовые лазеры имеют небольшое преимущество. Однако тип лазера следует выбирать в зависимости от конкретной номенклатуры обрабатываемых материалов.