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La máquina de corte por láser de fibra y la máquina de corte por láser de CO2 son dos equipos industriales comunes de corte por láser. Presentan diferencias obvias en cuanto a la fuente de luz, los materiales aplicables, la velocidad de corte, el consumo de energía, el coste de mantenimiento, etc. A continuación, se presenta una comparación detallada.
1. Máquina de corte por láser de fibra vs. máquina de corte por láser de CO2: principio de funcionamiento
Los principios de funcionamiento de la máquina de corte por láser de CO2 y máquina de corte por láser de fibra Son obviamente diferentes, lo que se refleja principalmente en el método de generación del láser, el método de transmisión del haz, la longitud de onda, la eficiencia de conversión de energía y otros aspectos.
Principio de funcionamiento de la máquina de corte por láser de fibra:
(1) Generación láser
Se utiliza fibra dopada con tierras raras (como iterbio) como medio láser y la señal óptica se amplifica a través de tecnología de bombeo óptico para generar un rayo láser de alta energía.
La longitud de onda principal es de 1,06 μm (luz infrarroja cercana). Esta longitud de onda tiene una alta tasa de absorción para materiales metálicos, por lo que es adecuada para cortar materiales metálicos como acero al carbono, acero inoxidable, aluminio, cobre, latón y titanio.
(2) Transmisión del haz
El láser de fibra no requiere reflector, sino que se transmite a través de una fibra óptica flexible. Puede transmitirse directamente al cabezal de corte sin necesidad de equipos de alineación óptica adicionales.
Debido a la pérdida de transmisión extremadamente baja de la fibra óptica, la eficiencia de corte es mayor y la tasa de utilización de energía es mejor.
(3) Proceso de corte
El rayo láser de fibra enfocado irradia la superficie del metal, derritiendo y vaporizando rápidamente el material.
Con la ayuda de gas auxiliar de alta presión (oxígeno, nitrógeno, aire), se elimina la escoria para mejorar la velocidad y la calidad del corte.
Es adecuado para el corte de metal de alta precisión, con rápida velocidad de corte, pequeña zona afectada por el calor y casi sin rebabas.
Principio de funcionamiento de la máquina de corte por láser de CO2:
(1) Generación láser
Se utiliza gas CO2 (componentes principales: dióxido de carbono, nitrógeno, helio) como medio láser y se utiliza electricidad de alto voltaje para excitar el gas CO2 y generar un rayo láser.
La longitud de onda principal es de 10,6 μm (luz infrarroja lejana), que tiene una alta tasa de absorción para materiales no metálicos, por lo que es particularmente adecuada para cortar materiales no metálicos como madera, plástico, acrílico, cuero, caucho, tela, etc.
(2) Transmisión del haz
El rayo láser de CO2 no se puede transmitir a través de fibra óptica, sino que depende de reflectores y lentes para guiar el rayo y finalmente enfocarlo en la superficie del material a cortar.
Debido al uso de lentes y reflectores, el equipo tiene altos requisitos de alineación óptica y los dispositivos ópticos necesitan mantenimiento y reemplazo periódico.
(3) Proceso de corte
El rayo láser de CO2 enfocado irradia la superficie del material, haciendo que éste absorba la energía del láser y se caliente hasta la temperatura de fusión o vaporización.
Con gas auxiliar (oxígeno, nitrógeno, aire) se expulsa el material fundido o el óxido para lograr un corte preciso.
Aplicable a materiales no metálicos y algunos metálicos (los metales tienen alta reflectividad y el uso de energía del láser de CO2 es bajo).
Comparación y resumen de los principios de funcionamiento:
Tipo | Máquina de corte por láser de CO₂ | Máquina de corte por láser de fibra |
Longitud de onda del láser | 10,6 μm (infrarrojo lejano) | 1,06 μm (infrarrojo cercano) |
Medio láser | La excitación por descarga de gas CO₂ produce láser | Láser amplificado con fibra dopada con elementos de tierras raras |
Método de transmisión del haz | Transmitido a través de reflectores | Transmitido directamente a través de fibra óptica |
Rango de aplicación | Adecuado para materiales no metálicos y algunos materiales metálicos. | Se utiliza principalmente para cortar metales. |
- El láser de CO₂ genera luz láser a través de una descarga de gas, y el haz se transmite mediante lentes y reflectores, lo que es adecuado para materiales no metálicos.
- El láser de fibra utiliza transmisión de fibra óptica y no tiene reflectores, lo que es adecuado para el procesamiento de metales de alta precisión.
2. Comparación de materiales aplicables
Materiales aplicables para máquinas de corte por láser de CO₂:
- Materiales no metálicos: madera, acrílico, plástico, tela, cuero, caucho, vidrio, cerámica, papel, etc.
- Algunos metales (requieren recubrimiento o asistencia de oxígeno): acero al carbono, acero inoxidable, aleación de aluminio (menor eficiencia).
Materiales aplicables para máquinas de corte por láser de fibra:
- Materiales metálicos (alta eficiencia de corte): acero al carbono, acero inoxidable, aluminio, cobre, latón, titanio, etc.
- No apto para no metales (debido a la baja tasa de absorción de la longitud de onda de 1,06 μm, la madera, el plástico, el vidrio, etc. son difíciles de cortar).
Tabla comparativa de materiales aplicables:
tipo de material | Máquina de corte por láser de CO₂ | Máquina de corte por láser de fibra |
Acero carbono | Puede cortar (más lento, requiere oxígeno) | La mejor opción (velocidad rápida, alta calidad de corte) |
Acero inoxidable | Puede cortar (requiere nitrógeno u oxígeno) | La mejor opción (velocidad de corte rápida, sin rebabas) |
Aluminio | Puede cortar (requiere láser de alta potencia) | Se puede cortar (pero es fácil de reflejar, se requiere alta potencia) |
Cobre | Difícil de cortar (alta reflectividad) | Se puede cortar (se requiere láser de alta potencia) |
Latón | Difícil de cortar (alta reflectividad) | Se puede cortar (se requiere láser de alta potencia) |
Aleación de titanio | Puede cortar (pero lento) | Adecuado para cortar |
Acero galvanizado | Puede cortar (requiere nitrógeno) | Se puede cortar (evita la oxidación) |
Madera | La mejor opción | No apto |
Acrílico | La mejor opción (corte suave) | No apto |
Plástico | Puede cortar | No apto |
Cuero | Puede cortar | No apto |
Paño | Puede cortar | No apto |
Goma | Puede cortar | No apto |
Vaso | No se puede cortar (es posible realizar un grabado superficial) | No se puede cortar |
¿Por qué los láseres de CO2 y de fibra son adecuados para diferentes materiales?
(1) La longitud de onda del láser afecta la tasa de absorción del material.
Longitud de onda del láser de fibra: 1,06 μm (luz infrarroja cercana)
- Los materiales metálicos (como acero al carbono, acero inoxidable, aluminio, cobre) tienen una alta tasa de absorción de luz de 1,06 μm, por lo que la velocidad de corte es rápida y la calidad del corte es alta.
- Los materiales no metálicos (como madera, plástico, acrílico) tienen una tasa de absorción baja para la luz de 1,06 μm, por lo que no se pueden cortar con eficacia.
Longitud de onda del láser de CO2: 10,6 μm (luz infrarroja lejana)
- Los materiales no metálicos (como madera, acrílico, plástico, cuero, tela) tienen una alta tasa de absorción de luz de 10,6 μm, por lo que el efecto de corte es bueno.
- Los materiales metálicos (como cobre, aluminio, acero inoxidable) tienen una alta reflectividad para la luz de 10,6 μm, lo que genera un bajo consumo de energía y una velocidad de corte lenta.
(2) Alta reflectividad del metal
Los metales altamente reflectantes, como el cobre y el aluminio, tienen una alta reflectividad para los láseres de CO2, lo que puede dañar fácilmente el láser y requerir un recubrimiento o un láser de alta potencia para cortar.
Los láseres de fibra son más fáciles de cortar debido a su longitud de onda más corta y su mayor densidad de energía.
Resumen de materiales aplicables para máquina de corte por láser de fibra frente a máquina de corte por láser de CO2:
- El láser de CO₂ es adecuado para el procesamiento de no metales, como publicidad, ropa, embalaje, carpintería, artesanía y otras industrias.
- El láser de fibra es adecuado para el procesamiento de metales, como el procesamiento de chapa metálica, la fabricación de automóviles, la industria aeroespacial, el procesamiento de hardware, etc.
3. Eficiencia y velocidad de corte
Tabla comparativa de eficiencia de corte:
Elementos de comparación | Máquina de corte por láser de CO₂ | Máquina de corte por láser de fibra |
Velocidad de corte (metal fino) | Lento (el láser de fibra es 2-3 veces más rápido) | Rápido, adecuado para cortes de alta velocidad. |
Espesor de corte (acero) | Puede cortar ≤20 mm (alta potencia) | Puede cortar ≤50 mm (alta potencia) |
Tasa de conversión de energía | 10%-15% | 30%-50% |
Precisión de corte | Más alto (0,1 mm) | Más alto (0,05 mm) |
- Materiales metálicos delgados (como acero inoxidable y acero al carbono ≤ 10 mm): El corte por láser de fibra es más rápido. Es de 2 a 3 veces más rápido que el de CO₂.
- Materiales metálicos gruesos (>20 mm): Se pueden utilizar láseres de CO₂ y de fibra, pero el láser de fibra consume menos energía. El corte por láser de fibra es más eficiente y consume más energía.
- Materiales no metálicos (como acrílico, madera): el láser de CO₂ es más adecuado y el láser de fibra apenas puede cortar.
- El láser de CO₂ tiene una velocidad de corte rápida en no metales, pero es muy inferior al láser de fibra en metales.
Tabla de comparación de rendimiento:
Itema | láser de CO₂ | Láser de fibra |
eficiencia de conversión fotoeléctrica | 10%-15% | 25%-35% |
Velocidad de corte (chapa metálica) | Lento | Rápido |
Calidad del haz de luz | Bien | Mejor |
Área | Grande | Pequeño |
Facilidad de uso | Promedio | Bueno (alta automatización) |
4. Calidad de corte
Tabla comparativa de calidad de corte:
Elementos de comparación | Máquina de corte por láser de CO₂ | Máquina de corte por láser de fibra |
Calidad de la incisión | Corte suave (especialmente no metálico) | El filo del metal es más suave. |
Zona afectada por el calor (ZAT) | Grande (la absorción de longitud de onda de 10,6 μm es más profunda) | Pequeño (la longitud de onda de 1,06 μm tiene una alta tasa de absorción) |
Gas de asistencia | Requiere (oxígeno, nitrógeno, aire) | Requiere (oxígeno, nitrógeno) |
- Los láseres de CO₂ tienen bordes lisos al cortar no metales, pero son propensos a tener rebabas al cortar metales, que requieren posprocesamiento.
- Los láseres de fibra tienen una mejor calidad de corte para materiales metálicos, con bordes limpios y una pequeña zona afectada por el calor.
5. Costo y mantenimiento del equipo
Tabla comparativa de costos de máquina de corte por láser de fibra vs máquina de corte por láser de CO2:
Elementos de comparación | Máquina de corte por láser de CO₂ | Máquina de corte por láser de fibra |
Costo del equipo | Bajo (apto para pequeñas empresas) | Mayor (pero bajo costo operativo a largo plazo) |
Consumo de energía de funcionamiento | Alta eficiencia energética (10-15%) | Baja (eficiencia energética 30-50%) |
Componentes principales | Tubo láser, reflector, lente | Fuente láser de fibra, cabezal de corte |
Costo de mantenimiento | Alto (el tubo láser y la lente deben reemplazarse periódicamente) | Baja (larga vida útil de la fuente láser de fibra) |
Vida útil | Tubo láser: 8000-10000 horas | Fuente láser de fibra: >100.000 horas |
- Los equipos láser de CO₂ tienen una baja inversión inicial, pero altos costos operativos y requieren el reemplazo regular de consumibles como tubos láser, reflectores y lentes.
- Los láseres de fibra tienen una alta inversión inicial, pero bajos costos de mantenimiento y una larga vida útil, lo que los hace más adecuados para la producción industrial a largo plazo.
6. Protección y seguridad del medio ambiente
Tabla comparativa de protección y seguridad ambiental:
Elementos de comparación | Máquina de corte por láser de CO₂ | Máquina de corte por láser de fibra |
Protección ambiental | Se requiere equipo de extracción de humo (el procesamiento no metálico produce humo y polvo) | Más respetuoso con el medio ambiente (sin carbonización, menos humo y polvo) |
Seguridad del láser | El láser de 10,6 μm no penetra fácilmente la piel y es más seguro. | El láser de 1,06 μm puede penetrar los ojos, por lo que se requieren gafas protectoras. |
- El procesamiento con láser de CO₂ de no metales produce humo y polvo, lo que requiere un sistema de extracción de humo adicional.
- Los láseres de fibra son más peligrosos para los ojos y los operadores deben usar gafas láser especiales.
7. ¿Cómo elegir: máquina de corte por láser de CO₂ o máquina de corte por láser de fibra?
Elija una máquina de corte por láser de CO₂ si necesita:
- Procesamiento de materiales no metálicos (madera, plástico, acrílico, cuero, tela)
- Pequeña empresa o presupuesto limitado (menor costo del equipo)
- Hay que tener en cuenta tanto el corte como el grabado (publicidad, artesanía, industria del packaging)
Elija una máquina de corte por láser de fibra si necesita:
- Procesamiento profesional de metales (acero al carbono, acero inoxidable, aluminio, cobre, etc.)
- Alta eficiencia y alta precisión (producción industrial, procesamiento de chapa metálica)
- Funcionamiento a largo plazo y bajo coste de mantenimiento (larga vida útil de la fuente láser de fibra)
Escenarios de uso recomendados:
Escenarios | Equipo recomendado |
Procesamiento de no metales (como madera, acrílico) | láser de CO₂ |
Procesamiento de metales de precisión, fábricas de chapa metálica, autopartes | Láser de fibra |
Corte de grandes cantidades de placas metálicas delgadas | Láser de fibra |
Pequeñas fábricas integrales, educación e investigación científica | Depende del presupuesto y del tipo de material. |
Resumen:
Elementos de comparación | Máquina de corte por láser de CO₂ | Máquina de corte por láser de fibra |
Materiales aplicables | No metal, algunos metales | Principalmente metal |
Velocidad de corte | Lento (especialmente metales) | Más rápido (especialmente metales delgados) |
Espesor de corte | ≤20 mm | ≤50 mm |
Costo del equipo | Bajo | Alto |
Costo de mantenimiento | Alto (es necesario reemplazar el tubo láser) | Baja (larga vida útil de la fuente láser de fibra) |
- Máquina de corte por láser de CO₂: adecuada para cortar materiales no metálicos y procesar metales ligeros, tecnología madura, pero alto consumo de energía y alto costo de mantenimiento.
- Máquina de corte por láser de fibra: adecuada para un corte eficiente de metales, especialmente placas delgadas y materiales altamente reflectantes, alta eficiencia, bajo consumo de energía, mantenimiento simple y es la corriente principal del desarrollo futuro.
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