Волоконный лазер и СО2 лазер отличаются длиной волны, типом активной среды и материалами. Волоконный (1,064 мкм) режет металлы, CO2 (10,6 мкм) обрабатывает дерево, акрил, фанеру, кожу, ткань, пластик и другие неметаллы. Выбор между ними зависит от задач производства.
В статье разберем устройство обоих видов лазеров, сравним характеристики и определим, какой подойдет для резки металла, а какой — для работы с неметаллами.
Что такое волоконный лазерный станок
Волоконный лазер — это отдельный класс лазеров с активной средой в виде легированного оптического волокна (иттербий, эрбий и др.). По принципу накачки (диодная оптическая) и конструкции принципиально отличается от твердотельных лазеров. Длина волны излучения — 1,064 мкм. Такой волоконный источник используют в металлорежущих станках разного класса.
Принцип действия следующий: лазерные диоды накачки подают свет в волоконный кабель. Иттербиевая среда поглощает энергию и переизлучает фотоны с фиксированной частотой. В отличие от газовых лазеров, где накачка происходит электрическим разрядом, волоконный источник использует диодную оптическую накачку с КПД 30-40%.
Конструкция волоконного лазера не содержит открытого оптического тракта. Луч передается по волокну напрямую к лазерной голове, поэтому юстировка зеркал не требуется. Ресурс излучателя составляет от 50 000 до 100 000 часов. На практике это означает 10-15 лет работы без замены источника.
Волоконные лазеры по металлу выпускают мощностью от 500 Вт до 30 кВт и выше. Станки с источником 1-3 кВт решают задачи большинства производств: от резки листового металла до гравировки серийных деталей.
Область применения волоконного лазера включает автомобилестроение, судостроение, производство металлоконструкций и точное приборостроение.
Что такое газовый CO2 лазер
Газовый CO2 лазер генерирует излучение в трубке, заполненной смесью углекислого газа, азота и гелия. Электрический разряд возбуждает молекулы CO2, которые испускают фотоны с длиной волны 10,6 мкм.
В промышленных станках используют два вида трубок: стеклянные (DC) и металлокерамические RF-трубки. Стеклянные дешевле, но служат 2 000-4 000 часов. RF-трубки работают до 45 000 часов и дают более стабильный луч. Этот тип газового лазера относится к наиболее распространенным видам лазеров для обработки неметаллов.
Конструкция газового лазера включает лазерную трубку и систему зеркал, направляющих луч к рабочей области. Газовый луч передается по открытому оптическому каналу — через подвижные зеркала, установленные на раме станка. Подобная конструкция требует периодической юстировки для сохранения точности.
СО2 лазерные станки работают на мощности от 40 до 300 Вт для настольных моделей и до 1-2 кВт для промышленных установок. Среди типов лазеров газовый CO2 остается одним из самых доступных решений для работы с неметаллами.
Ключевые отличия: волоконный лазер и CO2
Главное различие двух видов лазеров — длина волны. Волоконный лазер (1,064 мкм) генерирует луч, который металлы поглощают. CO2 лазер (10,6 мкм) генерирует луч, который хорошо поглощают органические материалы.
Именно этот параметр определяет, с какими материалами каждый тип лазера работает лучше.
| Параметр | Волоконный лазер | Газовый CO2 лазер |
| Длина волны | 1,064 мкм | 10,6 мкм |
| Активная среда | Оптическое волокно с иттербием | Газовая смесь (CO2, N2, He) |
| КПД | 30-40% | 10-15% |
| Ресурс источника | 50 000-100 000 ч | 2 000-10 000 ч |
| Основное применение | Металлы и сплавы | Дерево, акрил, ткань, кожа и другие неметаллы. |
| Обслуживание | Минимальное, без юстировки | Замена трубки, настройка зеркал |
Интенсивность луча волоконного лазера при одинаковой мощности в несколько раз выше, чем у газового CO2. При резке тонкого металла станок мощностью 3 кВт сопоставим по производительности с газовой установкой на 4-5 кВт. В реальной работе это снижает расход электроэнергии.
Газовый CO2 лазер не имеет альтернатив при гравировке и резке дерева, фанеры, кожи, текстиля. Органические материалы плохо поглощают короткую волну волоконного лазера, и обработка становится неэффективной. При этом мощные газовые лазеры от 300 Вт в ряде случаев могут резать тонкий металл толщиной до 1 — 1.5 мм, но для серийной резки металлов этот вид оборудования подходит плохо.
Какие материалы и толщины обрабатывает каждый тип лазера
Волоконный лазер: металлы и толщины
Волоконный лазер режет углеродистую и нержавеющую сталь, алюминий, медь, латунь. Лазерная резка стали толщиной до 20-25 мм выполняется станками мощностью 3-6 кВт. Лазерная резка алюминия требует больше мощности, но современные лазерные металлорезы справляются и с этой задачей. Мощность лазера по металлу подбирают под конкретную толщину: для листов до 6 мм обычно хватает 1-2 кВт, для более толстого металла — от 3 кВт.
Волоконный лазер используют не только в металлорежущих станках. На практике его применяют и для других задач:
CO2 лазер: неметаллы и толщины
CO2 лазер позволяет делать резку и гравировку органических и синтетических материалов. По нашему опыту, чаще всего его выбирают для работы с:
Для гравировки и резки тонких материалов достаточно мощности 60-80 Вт, для фанеры и акрила от 10 мм — от 130 Вт.
Кому подходит волоконный лазер, а кому - CO2
Единого стандарта нет — результат зависит от условий конкретного производства. Если основная работа связана с металлом, волоконный лазер закрывает задачу — с ним можно делать и резку, и гравировку. Если нужно резать и гравировать неметаллы, подход может отличаться: как правило, для гравировки и резки тонких материалов достаточно газового CO2 станка мощностью 60-80 Вт. Для серийного производства можно рассмотреть лазерный станок от 130 Вт.
Как выбрать между волоконным и CO2 лазером
Волоконный и CO2 лазер — два инструмента под разные задачи. Волоконный лазер эффективен для металлообработки: высокий КПД, минимальное обслуживание, ресурс источника от 50 000 часов. Газовый лазер необходим для работы с деревом, акрилом, тканью и другими неметаллами. Перед покупкой определите основной материал и объем производства — в большинстве проектов именно это становится главным критерием выбора.