Cắt bằng laser sợi quang so với cắt bằng laser CO2: Ưu điểm và nhược điểm

1. So sánh về cấu trúc của thiết bị laser

Trong công nghệ cắt laser sử dụng khí carbon dioxide (CO2), khí CO2 là môi trường tạo ra chùm tia laser. Tuy nhiên, laser sợi quang truyền tia laser thông qua các điốt và cáp quang. Hệ thống laser sợi quang tạo ra chùm tia laser thông qua nhiều điốt bơm, sau đó truyền tia laser đến đầu cắt laser thông qua cáp quang mềm thay vì truyền tia laser qua gương phản xạ.

Công nghệ laser sợi quang có nhiều ưu điểm, đầu tiên là kích thước của bàn cắt. Không giống như công nghệ laser khí, gương phản xạ phải được đặt trong một khoảng cách nhất định, không có giới hạn phạm vi. Hơn nữa, laser sợi quang thậm chí có thể được lắp đặt cạnh đầu cắt plasma của bàn cắt plasma. Công nghệ cắt laser CO2 không có tùy chọn này. Tương tự, khi so sánh với hệ thống cắt khí cùng công suất, hệ thống laser sợi quang nhỏ gọn hơn nhờ khả năng uốn cong của sợi quang.

2. So sánh hiệu suất chuyển đổi của quang điện tử

Ưu điểm quan trọng và có ý nghĩa nhất của công nghệ cắt bằng sợi quang chính là hiệu quả năng lượng. Với mô-đun kỹ thuật số bán dẫn hoàn chỉnh và thiết kế đơn khối, hệ thống cắt laser sợi quang có hiệu suất chuyển đổi điện quang cao hơn so với cắt laser CO2. Đối với mỗi bộ nguồn của hệ thống cắt CO2, tỷ lệ sử dụng thực tế thông thường chỉ khoảng 8% đến 10%. Với hệ thống cắt laser sợi quang, người dùng có thể kỳ vọng hiệu suất năng lượng cao hơn, khoảng 25% đến 30%. Nói cách khác, tổng mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống cắt bằng sợi quang ít hơn khoảng 3 đến 5 lần so với hệ thống cắt CO2, giúp nâng cao hiệu quả năng lượng lên hơn 86%.

3. Sự tương phản từ hiệu ứng cắt

Laser sợi quang có đặc điểm bước sóng ngắn, giúp cải thiện khả năng hấp thụ tia laser của vật liệu cần cắt, cho phép cắt các vật liệu như đồng thau, đồng cũng như các vật liệu không dẫn điện. Tia laser tập trung hơn tạo ra tiêu điểm nhỏ hơn và độ sâu tiêu điểm lớn hơn, nhờ đó laser sợi quang có thể cắt các vật liệu mỏng nhanh hơn và cắt các vật liệu có độ dày trung bình hiệu quả hơn. Khi cắt vật liệu dày đến 6mm, tốc độ cắt của hệ thống cắt laser sợi quang 1,5kW tương đương với hệ thống cắt laser CO2 3kW. Do đó, chi phí vận hành của việc cắt bằng laser sợi quang thấp hơn so với hệ thống cắt laser CO2 thông thường.

4. So sánh về chi phí bảo trì

Về mặt bảo trì máy móc, cắt laser sợi quang thân thiện với môi trường và tiện lợi hơn. Hệ thống laser CO2 cần bảo trì thường xuyên, ví dụ như gương phản xạ cần bảo trì và hiệu chỉnh, và khoang cộng hưởng cũng cần bảo trì định kỳ. Mặt khác, giải pháp cắt laser sợi quang hầu như không cần bảo trì. Hệ thống cắt laser CO2 cần CO2 làm khí laser. Do độ tinh khiết của khí carbon dioxide, khoang cộng hưởng sẽ bị nhiễm bẩn và cần được làm sạch thường xuyên. Đối với hệ thống CO2 công suất vài kilowatt, chi phí cho hạng mục này sẽ ít nhất là 20.000 USD mỗi năm. Ngoài ra, nhiều hệ thống cắt CO2 yêu cầu tuabin hướng trục tốc độ cao để cung cấp khí laser, và các tuabin này cần bảo trì và đại tu.

5. Tia laser CO2 và tia laser sợi quang có thể cắt được những vật liệu nào?

Các vật liệu mà máy cắt laser CO2 có thể xử lý:

Gỗ, Acrylic, Gạch, Vải, Cao su, Ván ép, Da, Giấy, Vải dệt, Ván lạng gỗ, Đá cẩm thạch, Gạch men, Bìa cứng, Pha lê, Sản phẩm từ tre, Melamine, Nhôm anod hóa, Mylar, Nhựa Epoxy, Nhựa, Nút bần, Sợi thủy tinh và Kim loại sơn.

Các vật liệu mà laser sợi quang có thể làm việc cùng:

Thép không gỉ, thép cacbon, nhôm, đồng, bạc, vàng, sợi cacbon, vonfram, cacbua, gốm phi bán dẫn, polyme, niken, cao su, crom, sợi thủy tinh, kim loại phủ và sơn.

Từ sự so sánh trên, việc lựa chọn máy cắt laser sợi quang hay máy cắt laser CO2 phụ thuộc vào ứng dụng và ngân sách của bạn. Tuy nhiên, mặt khác, mặc dù lĩnh vực ứng dụng của máy cắt laser CO2 rộng hơn nhiều, nhưng máy cắt laser sợi quang vẫn có ưu thế hơn về tiết kiệm năng lượng và chi phí. Lợi ích kinh tế mà sợi quang mang lại cao hơn nhiều so với CO2. Trong xu hướng phát triển tương lai, máy cắt laser sợi quang sẽ trở thành thiết bị chủ đạo.