Table des matières
La machine de découpe laser à fibre et la machine de découpe laser CO2 sont deux équipements industriels courants. Elles présentent des différences notables en termes de source lumineuse, de matériaux utilisés, de vitesse de découpe, de consommation énergétique, de coûts de maintenance, etc. Voici une comparaison détaillée.
1. Machine de découpe laser à fibre VS machine de découpe laser CO2 : principe de fonctionnement
Les principes de fonctionnement de la machine de découpe laser CO2 et machine de découpe laser à fibre sont évidemment différents, principalement reflétés dans la méthode de génération du laser, la méthode de transmission du faisceau, la longueur d'onde, l'efficacité de conversion d'énergie et d'autres aspects.
Principe de fonctionnement de la machine de découpe laser à fibre :
(1) Génération laser
Une fibre dopée aux terres rares (comme l'ytterbium) est utilisée comme support laser et le signal optique est amplifié grâce à la technologie de pompage optique pour générer un faisceau laser à haute énergie.
La longueur d'onde principale est de 1,06 μm (lumière proche infrarouge). Cette longueur d'onde présente un taux d'absorption élevé pour les matériaux métalliques, ce qui la rend adaptée à la découpe de métaux tels que l'acier au carbone, l'acier inoxydable, l'aluminium, le cuivre, le laiton et le titane.
(2) Transmission du faisceau
Le laser à fibre ne nécessite pas de réflecteur, mais est transmis par une fibre optique flexible. Il peut être transmis directement à la tête de coupe sans nécessiter d'équipement d'alignement optique supplémentaire.
En raison de la perte de transmission extrêmement faible de la fibre optique, l'efficacité de coupe est plus élevée et le taux d'utilisation de l'énergie est meilleur.
(3) Processus de coupe
Le faisceau laser à fibre focalisé irradie la surface métallique, faisant fondre et vaporiser rapidement le matériau.
À l'aide d'un gaz auxiliaire à haute pression (oxygène, azote, air), les scories sont soufflées pour améliorer la vitesse et la qualité de coupe.
Il convient à la découpe de métaux de haute précision, avec une vitesse de coupe rapide, une petite zone affectée par la chaleur et presque aucune bavure.
Principe de fonctionnement de la machine de découpe laser CO2 :
(1) Génération laser
Le gaz CO2 (principaux composants : dioxyde de carbone, azote, hélium) est utilisé comme milieu laser, et l'électricité haute tension est utilisée pour exciter le gaz CO2 afin de générer un faisceau laser.
La longueur d'onde principale est de 10,6 µm (lumière infrarouge lointaine), qui a un taux d'absorption élevé pour les matériaux non métalliques, elle est donc particulièrement adaptée à la découpe de matériaux non métalliques tels que le bois, le plastique, l'acrylique, le cuir, le caoutchouc, le tissu, etc.
(2) Transmission du faisceau
Le faisceau laser CO2 ne peut pas être transmis par fibre optique, mais s'appuie sur des réflecteurs et des lentilles pour guider le faisceau et finalement se concentrer sur la surface du matériau pour la découpe.
En raison de l'utilisation de lentilles et de réflecteurs, l'équipement a des exigences élevées en matière d'alignement optique et les dispositifs optiques doivent être entretenus et remplacés régulièrement.
(3) Processus de coupe
Le faisceau laser CO2 focalisé irradie la surface du matériau, ce qui amène le matériau à absorber l’énergie laser et à chauffer jusqu’à la température de fusion ou de vaporisation.
À l'aide d'un gaz auxiliaire (oxygène, azote, air), la masse fondue ou l'oxyde est soufflé pour obtenir une découpe précise.
Applicable aux matériaux non métalliques et à certains matériaux métalliques (les métaux ont une réflectivité élevée et l'utilisation de l'énergie du laser CO2 est faible).
Comparaison et résumé des principes de fonctionnement :
Taper | Machine de découpe laser CO₂ | Machine de découpe laser fibre |
Longueur d'onde du laser | 10,6 μm (infrarouge lointain) | 1,06 μm (proche infrarouge) |
Laser moyen | L'excitation par décharge de gaz CO₂ produit un laser | Laser à fibre amplifiée dopée aux terres rares |
Méthode de transmission du faisceau | Transmis par des réflecteurs | Directement transmis par fibre optique |
Domaine d'application | Convient aux matériaux non métalliques et à certains matériaux métalliques | Principalement utilisé pour la découpe du métal |
- Le laser CO₂ génère une lumière laser par décharge de gaz, et le faisceau est transmis par des lentilles et des réflecteurs, ce qui convient aux matériaux non métalliques.
- Le laser à fibre utilise une transmission par fibre optique et ne possède pas de réflecteurs, ce qui convient au traitement des métaux de haute précision.
2. Comparaison des matériaux applicables
Matériaux applicables aux machines de découpe laser CO₂ :
- Matériaux non métalliques : bois, acrylique, plastique, tissu, cuir, caoutchouc, verre, céramique, papier, etc.
- Certains métaux (nécessitent un revêtement ou une assistance en oxygène) : acier au carbone, acier inoxydable, alliage d'aluminium (efficacité moindre).
Matériaux applicables aux machines de découpe laser à fibre :
- Matériaux métalliques (haute efficacité de coupe) : acier au carbone, acier inoxydable, aluminium, cuivre, laiton, titane, etc.
- Ne convient pas aux non-métaux (en raison du faible taux d'absorption de la longueur d'onde de 1,06 µm, le bois, le plastique, le verre, etc. sont difficiles à couper).
Tableau comparatif des matériaux applicables :
type de materiau | Machine de découpe laser CO₂ | Machine de découpe laser fibre |
Acier au carbone | Peut couper (plus lent, nécessite de l'oxygène) | Meilleur choix (vitesse rapide, haute qualité de coupe) |
Acier inoxydable | Peut couper (nécessite de l'azote ou de l'oxygène) | Meilleur choix (vitesse de coupe rapide, sans bavures) |
Aluminium | Peut couper (nécessite un laser haute puissance) | Peut être coupé (mais facile à refléter, puissance élevée requise) |
Cuivre | Difficile à couper (haute réflectivité) | Peut être coupé (laser haute puissance requis) |
Laiton | Difficile à couper (haute réflectivité) | Peut être coupé (laser haute puissance requis) |
Alliage de titane | Peut couper (mais lentement) | Convient pour la coupe |
Acier galvanisé | Peut couper (nécessite de l'azote) | Peut être coupé (éviter l'oxydation) |
Bois | Meilleur choix | Ne convient pas |
Acrylique | Meilleur choix (coupe lisse) | Ne convient pas |
Plastique | Peut couper | Ne convient pas |
Cuir | Peut couper | Ne convient pas |
Tissu | Peut couper | Ne convient pas |
Caoutchouc | Peut couper | Ne convient pas |
Verre | Impossible de couper (la gravure de surface est possible) | Impossible de couper |
Pourquoi les lasers CO2 et à fibre conviennent-ils à différents matériaux ?
(1) La longueur d'onde du laser affecte le taux d'absorption du matériau
Longueur d'onde du laser à fibre : 1,06 μm (lumière proche infrarouge)
- Les matériaux métalliques (tels que l'acier au carbone, l'acier inoxydable, l'aluminium, le cuivre) ont un taux d'absorption élevé pour la lumière de 1,06 µm, de sorte que la vitesse de coupe est rapide et la qualité de coupe est élevée.
- Les matériaux non métalliques (tels que le bois, le plastique, l'acrylique) ont un faible taux d'absorption pour la lumière de 1,06 µm, ils ne peuvent donc pas être coupés efficacement.
Longueur d'onde du laser CO2 : 10,6 μm (lumière infrarouge lointaine)
- Les matériaux non métalliques (tels que le bois, l'acrylique, le plastique, le cuir, le tissu) ont un taux d'absorption élevé pour la lumière de 10,6 µm, donc l'effet de coupe est bon.
- Les matériaux métalliques (tels que le cuivre, l'aluminium, l'acier inoxydable) ont une réflectivité élevée pour la lumière de 10,6 µm, ce qui entraîne une faible consommation d'énergie et une vitesse de coupe lente.
(2) Haute réflectivité du métal
Les métaux hautement réfléchissants tels que le cuivre et l'aluminium ont une réflectivité élevée pour les lasers CO2, ce qui peut facilement endommager le laser et nécessiter un revêtement ou un laser haute puissance pour la découpe.
Les lasers à fibre sont plus faciles à couper en raison de leur longueur d’onde plus courte et de leur densité énergétique plus élevée.
Résumé des matériaux applicables pour la machine de découpe laser à fibre VS la machine de découpe laser CO2 :
- Le laser CO₂ convient au traitement non métallique, comme la publicité, l'habillement, l'emballage, le travail du bois, l'artisanat et d'autres industries.
- Le laser à fibre convient au traitement des métaux, comme le traitement de la tôle, la fabrication automobile, l'aérospatiale, le traitement du matériel, etc.
3. Efficacité et vitesse de coupe
Tableau comparatif de l'efficacité de coupe :
Éléments de comparaison | Machine de découpe laser CO₂ | Machine de découpe laser fibre |
Vitesse de coupe (métal fin) | Lent (le laser à fibre est 2 à 3 fois plus rapide) | Rapide, adapté à la coupe à grande vitesse |
Épaisseur de coupe (acier) | Peut couper ≤ 20 mm (haute puissance) | Peut couper ≤ 50 mm (haute puissance) |
Taux de conversion d'énergie | 10%-15% | 30%-50% |
Précision de coupe | Plus haut (0,1 mm) | Plus haut (0,05 mm) |
- Matériaux métalliques minces (tels que l'acier inoxydable et l'acier au carbone ≤ 10 mm) : la découpe au laser à fibre est plus rapide. La découpe au laser à fibre est 2 à 3 fois plus rapide que celle au CO₂.
- Matériaux métalliques épais (> 20 mm) : le laser CO₂ et le laser à fibre peuvent être utilisés, mais le laser à fibre consomme moins d'énergie. La découpe laser à fibre est plus efficace et offre une meilleure efficacité énergétique.
- Matériaux non métalliques (tels que l'acrylique, le bois) : le laser CO₂ est plus adapté, et le laser à fibre peut difficilement couper.
- Le laser CO₂ a une vitesse de coupe rapide sur les non-métaux, mais il est bien inférieur au laser à fibre sur les métaux.
Tableau de comparaison des performances :
jetemps | Laser CO₂ | Laser à fibre |
efficacité de conversion photoélectrique | 10%-15% | 25%-35% |
Vitesse de coupe (tôle) | Lent | Rapide |
Qualité du faisceau lumineux | Bien | Mieux |
Zone | Grand | Petit |
Facilité d'utilisation | Moyenne | Bon (haute automatisation) |
4. Qualité de coupe
Tableau comparatif de la qualité de coupe :
Éléments de comparaison | Machine de découpe laser CO₂ | Machine de découpe laser fibre |
Qualité de l'incision | Coupe lisse (en particulier non métallique) | Le tranchant du métal est plus lisse |
Zone affectée par la chaleur (ZAT) | Grande (l'absorption de longueur d'onde de 10,6 μm est plus profonde) | Petit (la longueur d'onde de 1,06 μm a un taux d'absorption élevé) |
Gaz d'assistance | Nécessite (oxygène, azote, air) | Nécessite (oxygène, azote) |
- Les lasers CO₂ ont des bords lisses lors de la découpe de matériaux non métalliques, mais sont sujets aux bavures lors de la découpe de métaux, ce qui nécessite un post-traitement.
- Les lasers à fibre offrent une meilleure qualité de coupe pour les matériaux métalliques, avec des bords nets et une petite zone affectée par la chaleur.
5. Coût et entretien de l'équipement
Tableau comparatif des coûts des machines de découpe laser à fibre et des machines de découpe laser CO2 :
Éléments de comparaison | Machine de découpe laser CO₂ | Machine de découpe laser fibre |
Coût de l'équipement | Faible (convient aux petites entreprises) | Coût d'exploitation à long terme plus élevé (mais faible) |
Consommation d'énergie de fonctionnement | Haute (efficacité énergétique 10-15%) | Faible (efficacité énergétique 30-50%) |
Composants de base | Tube laser, réflecteur, lentille | Source laser à fibre, tête de coupe |
Coût d'entretien | Élevé (le tube laser et la lentille doivent être remplacés régulièrement) | Faible (longue durée de vie de la source laser à fibre) |
Durée de vie | Tube laser : 8 000 à 10 000 heures | Source laser à fibre : > 100 000 heures |
- L'équipement laser CO₂ présente un faible investissement initial, mais des coûts d'exploitation élevés et nécessite le remplacement régulier des consommables tels que les tubes laser, les réflecteurs et les lentilles.
- Les lasers à fibre ont un investissement initial élevé, mais de faibles coûts de maintenance et une longue durée de vie, ce qui les rend plus adaptés à la production industrielle à long terme.
6. Protection de l'environnement et sécurité
Tableau comparatif de la protection de l'environnement et de la sécurité :
Éléments de comparaison | Machine de découpe laser CO₂ | Machine de découpe laser fibre |
Protection de l'environnement | Un équipement d'évacuation des fumées est nécessaire (le traitement des métaux non métalliques produit de la fumée et de la poussière) | Plus respectueux de l'environnement (pas de carbonisation, moins de fumée et de poussière) |
Sécurité laser | Le laser de 10,6 µm ne pénètre pas facilement la peau et est plus sûr | Le laser de 1,06 μm peut pénétrer les yeux, des lunettes de protection sont donc nécessaires |
- Le traitement au laser CO₂ des non-métaux produit de la fumée et de la poussière, ce qui nécessite un système d'évacuation des fumées supplémentaire.
- Les lasers à fibre sont plus dangereux pour les yeux et les opérateurs doivent porter des lunettes laser spéciales.
7. Comment choisir : machine de découpe laser CO₂ ou machine de découpe laser à fibre ?
Choisissez une machine de découpe laser CO₂ si vous avez besoin :
- Traitement de matériaux non métalliques (bois, plastique, acrylique, cuir, tissu)
- Petite entreprise ou budget limité (coût d'équipement inférieur)
- Il faut prendre en compte à la fois la découpe et la gravure (publicité, artisanat, industrie de l'emballage)
Choisissez une machine de découpe laser à fibre si vous avez besoin :
- Traitement professionnel des métaux (acier au carbone, acier inoxydable, aluminium, cuivre, etc.)
- Haute efficacité et haute précision (production industrielle, usinage de tôles)
- Fonctionnement à long terme et faible coût de maintenance (longue durée de vie de la source laser à fibre)
Scénarios d'utilisation recommandés :
Scénarios | Équipement recommandé |
Traitement des métaux non métalliques (tels que le bois, l'acrylique) | Laser CO₂ |
Usinage de précision des métaux, usines de tôlerie, pièces automobiles | Laser à fibre |
Découpe de grandes quantités de plaques métalliques minces | Laser à fibre |
Petites usines complètes, éducation et recherche scientifique | Cela dépend du budget et du type de matériau |
Résumé:
Éléments de comparaison | Machine de découpe laser CO₂ | Machine de découpe laser fibre |
Matériaux applicables | Non-métal, certains métaux | Principalement en métal |
Vitesse de coupe | Lent (surtout les métaux) | Plus rapide (surtout les métaux fins) |
Épaisseur de coupe | ≤ 20 mm | ≤50mm |
Coût de l'équipement | Faible | Haut |
Coût d'entretien | Élevé (nécessité de remplacer le tube laser) | Faible (longue durée de vie de la source laser à fibre) |
- Machine de découpe laser CO₂ : adaptée à la découpe de matériaux non métalliques et au traitement des métaux légers, technologie mature, mais consommation d'énergie élevée et coût de maintenance élevé.
- Machine de découpe laser à fibre : adaptée à la découpe efficace des métaux, en particulier des plaques minces et des matériaux hautement réfléchissants, à haute efficacité, à faible consommation d'énergie, à maintenance simple et constitue le courant dominant du développement futur.
French 
English 
Spanish 
Portuguese 
German 
Arabic 
Italian 
Russian 
Chinese 
Vietnamese 
Thai