Tin tức và sự kiện

Máy cắt Laser Fiber so với Máy cắt Laser CO2

Máy cắt laser sợi quang và máy cắt laser CO2 là hai thiết bị cắt laser công nghiệp phổ biến. Chúng có sự khác biệt rõ ràng về nguồn sáng, vật liệu áp dụng, tốc độ cắt, mức tiêu thụ năng lượng, chi phí bảo trì, v.v. Sau đây là so sánh chi tiết.

1. Máy cắt laser sợi quang VS máy cắt laser CO2: nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của máy cắt laser CO2 và máy cắt laser sợi quang rõ ràng là khác nhau, chủ yếu thể hiện ở phương pháp tạo laser, phương pháp truyền chùm tia, bước sóng, hiệu suất chuyển đổi năng lượng và các khía cạnh khác.

Nguyên lý hoạt động của máy cắt laser sợi quang:

(1) Tạo ra tia laser

Sợi quang pha tạp đất hiếm (như ytterbi) được sử dụng làm môi trường laser và tín hiệu quang được khuếch đại thông qua công nghệ bơm quang để tạo ra chùm tia laser năng lượng cao.

Bước sóng chính là 1,06μm (ánh sáng cận hồng ngoại). Bước sóng này có tỷ lệ hấp thụ cao đối với vật liệu kim loại, do đó thích hợp để cắt các vật liệu kim loại như thép cacbon, thép không gỉ, nhôm, đồng, đồng thau và titan.

Máy cắt laser sợi quang là gì?

(2) Truyền chùm tia

Laser sợi quang không cần phản xạ mà truyền qua sợi quang mềm dẻo, có thể truyền trực tiếp đến đầu cắt mà không cần thiết bị căn chỉnh quang học bổ sung.

Do suy hao truyền dẫn của sợi quang cực thấp nên hiệu suất cắt cao hơn và tỷ lệ sử dụng năng lượng tốt hơn.

(3) Quá trình cắt

Chùm tia laser sợi quang tập trung chiếu vào bề mặt kim loại, nhanh chóng làm tan chảy và bốc hơi vật liệu.

Với sự hỗ trợ của khí phụ trợ áp suất cao (oxy, nitơ, không khí), xỉ được thổi bay để cải thiện tốc độ và chất lượng cắt.

Thích hợp để cắt kim loại có độ chính xác cao, tốc độ cắt nhanh, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ và hầu như không có gờ.

Nguyên lý hoạt động của máy cắt laser CO2:

(1) Tạo ra tia laser

Khí CO2 (thành phần chính: cacbon dioxit, nitơ, heli) được sử dụng làm môi trường laser và sử dụng điện áp cao để kích thích khí CO2 nhằm tạo ra chùm tia laser.

Bước sóng chính là 10,6μm (ánh sáng hồng ngoại xa), có tỷ lệ hấp thụ cao đối với vật liệu phi kim loại, do đó đặc biệt thích hợp để cắt các vật liệu phi kim loại như gỗ, nhựa, acrylic, da, cao su, vải, v.v.

Máy cắt laser CO2 là gì?

(2) Truyền chùm tia

Chùm tia laser CO2 không thể truyền qua sợi quang mà phải dựa vào bộ phản xạ và thấu kính để dẫn hướng chùm tia và cuối cùng hội tụ vào bề mặt vật liệu để cắt.

Do sử dụng thấu kính và gương phản xạ nên thiết bị có yêu cầu cao về căn chỉnh quang học và các thiết bị quang học cần được bảo trì và thay thế thường xuyên.

(3) Quá trình cắt

Chùm tia laser CO2 tập trung chiếu vào bề mặt vật liệu, khiến vật liệu hấp thụ năng lượng laser và nhiệt đến nhiệt độ nóng chảy hoặc bốc hơi.

Với khí phụ trợ (oxy, nitơ, không khí), chất nóng chảy hoặc oxit sẽ được thổi bay để đạt được độ cắt chính xác.

Áp dụng cho vật liệu phi kim loại và một số vật liệu kim loại (kim loại có độ phản xạ cao và mức sử dụng năng lượng laser CO2 thấp).

So sánh và tóm tắt nguyên lý hoạt động:

Kiểu	Máy cắt laser CO₂	Máy cắt laser sợi quang
Bước sóng laser	10,6μm (hồng ngoại xa)	1,06μm (gần hồng ngoại)
Môi trường laser	Sự kích thích phóng điện khí CO₂ tạo ra tia laser	Laser khuếch đại sợi pha tạp nguyên tố đất hiếm
Phương pháp truyền chùm tia	Truyền qua gương phản xạ	Truyền trực tiếp qua sợi quang
Phạm vi ứng dụng	Thích hợp cho vật liệu phi kim loại và một số vật liệu kim loại	Chủ yếu dùng để cắt kim loại

Laser CO₂ tạo ra ánh sáng laser thông qua quá trình phóng điện khí và chùm tia được truyền qua thấu kính và gương phản xạ, phù hợp với các vật liệu phi kim loại.
Laser sợi quang sử dụng truyền dẫn bằng sợi quang và không có bộ phản xạ, thích hợp cho gia công kim loại có độ chính xác cao.

2. So sánh các vật liệu áp dụng

Vật liệu áp dụng cho máy cắt laser CO₂:

Vật liệu phi kim loại: gỗ, acrylic, nhựa, vải, da, cao su, thủy tinh, gốm sứ, giấy, v.v.
Một số kim loại (cần phủ lớp phủ hoặc hỗ trợ oxy): thép cacbon, thép không gỉ, hợp kim nhôm (hiệu suất thấp hơn).

Vật liệu áp dụng cho máy cắt laser sợi quang:

Vật liệu kim loại (hiệu suất cắt cao): thép cacbon, thép không gỉ, nhôm, đồng, đồng thau, titan, v.v.
Không phù hợp với vật liệu không phải kim loại (do tỷ lệ hấp thụ bước sóng 1.06μm thấp nên khó cắt gỗ, nhựa, thủy tinh, v.v.).

Bảng so sánh các vật liệu áp dụng:

Loại vật liệu	Máy cắt laser CO₂	Máy cắt laser sợi quang
Thép Cacbon	Có thể cắt (chậm hơn, cần oxy)	Lựa chọn tốt nhất (tốc độ nhanh, chất lượng cắt cao)
Thép không gỉ	Có thể cắt (cần nitơ hoặc oxy)	Lựa chọn tốt nhất (tốc độ cắt nhanh, không có gờ)
Nhôm	Có thể cắt (yêu cầu tia laser công suất cao)	Có thể cắt (nhưng dễ phản xạ, yêu cầu công suất cao)
Đồng	Khó cắt (độ phản xạ cao)	Có thể cắt (cần tia laser công suất cao)
Thau	Khó cắt (độ phản xạ cao)	Có thể cắt (cần tia laser công suất cao)
Hợp kim Titan	Có thể cắt (nhưng chậm)	Thích hợp để cắt
Thép mạ kẽm	Có thể cắt (cần nitơ)	Có thể cắt được (tránh bị oxy hóa)
Gỗ	Lựa chọn tốt nhất	Không phù hợp
Acrylic	Lựa chọn tốt nhất (cắt mịn)	Không phù hợp
Nhựa	Có thể cắt	Không phù hợp
Da thú	Có thể cắt	Không phù hợp
Vải	Có thể cắt	Không phù hợp
Cao su	Có thể cắt	Không phù hợp
Thủy tinh	Không thể cắt (có thể khắc bề mặt)	Không thể cắt

Tại sao laser CO2 và laser sợi quang lại phù hợp với các vật liệu khác nhau?

(1) Bước sóng laser ảnh hưởng đến tốc độ hấp thụ vật liệu

Bước sóng laser sợi quang: 1,06μm (ánh sáng gần hồng ngoại)

Vật liệu kim loại (như thép cacbon, thép không gỉ, nhôm, đồng) có tỷ lệ hấp thụ ánh sáng 1,06μm cao nên tốc độ cắt nhanh và chất lượng cắt cao.
Các vật liệu không phải kim loại (như gỗ, nhựa, acrylic) có tỷ lệ hấp thụ ánh sáng 1,06μm thấp nên không thể cắt hiệu quả.

Bước sóng laser CO2: 10,6μm (ánh sáng hồng ngoại xa)

Vật liệu phi kim loại (như gỗ, acrylic, nhựa, da, vải) có tỷ lệ hấp thụ ánh sáng 10,6μm cao nên hiệu quả cắt tốt.
Vật liệu kim loại (như đồng, nhôm, thép không gỉ) có khả năng phản xạ cao đối với ánh sáng 10,6μm, dẫn đến việc sử dụng năng lượng thấp và tốc độ cắt chậm.

(2) Độ phản xạ cao của kim loại

Các kim loại có độ phản xạ cao như đồng và nhôm có độ phản xạ cao đối với tia laser CO2, có thể dễ dàng làm hỏng tia laser và cần phải phủ lớp phủ hoặc sử dụng tia laser công suất cao để cắt.

Tia laser sợi quang dễ cắt hơn do có bước sóng ngắn hơn và mật độ năng lượng cao hơn.

Tóm tắt các vật liệu áp dụng cho máy cắt laser sợi quang VS máy cắt laser CO2:

Laser CO₂ thích hợp cho gia công phi kim loại như quảng cáo, quần áo, bao bì, đồ gỗ, thủ công mỹ nghệ và các ngành công nghiệp khác.
Laser sợi quang thích hợp cho gia công kim loại, chẳng hạn như gia công tấm kim loại, sản xuất ô tô, hàng không vũ trụ, gia công phần cứng, v.v.

3. Hiệu suất cắt và tốc độ

Bảng so sánh hiệu suất cắt:

Các mục so sánh	Máy cắt laser CO₂	Máy cắt laser sợi quang
Tốc độ cắt (kim loại mỏng)	Chậm (laser sợi quang nhanh hơn 2-3 lần)	Nhanh, thích hợp cho việc cắt tốc độ cao
Độ dày cắt (thép)	Có thể cắt ≤20mm (công suất cao)	Có thể cắt ≤50mm (công suất cao)
Tỷ lệ chuyển đổi năng lượng	10%-15%	30%-50%
Độ chính xác cắt	Cao hơn (0,1mm)	Cao hơn (0,05mm)

Vật liệu kim loại mỏng (như thép không gỉ, thép cacbon ≤ 10mm): Tốc độ cắt laser sợi quang nhanh hơn. Tốc độ cắt laser sợi quang nhanh hơn CO₂ 2-3 lần.
Vật liệu kim loại dày (>20mm): Có thể sử dụng CO₂ và laser sợi quang, nhưng laser sợi quang có mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn. Cắt laser sợi quang hiệu quả hơn và sử dụng năng lượng cao hơn.
Vật liệu không phải kim loại (như acrylic, gỗ): Laser CO₂ phù hợp hơn, laser sợi quang khó có thể cắt được.
Laser CO₂ có tốc độ cắt nhanh trên vật liệu phi kim loại, nhưng lại kém hơn nhiều so với laser sợi quang trên kim loại.

Bảng so sánh hiệu suất:

TÔItem	Tia laser CO₂	Laser sợi quang
hiệu suất chuyển đổi quang điện	10%-15%	25%-35%
Tốc độ cắt (Tấm kim loại)	Chậm	Nhanh
Chất lượng chùm sáng	Tốt	Tốt hơn
Khu vực	Lớn	Bé nhỏ
Dễ sử dụng	Trung bình	Tốt (tự động hóa cao)

4. Chất lượng cắt

Bảng so sánh chất lượng cắt:

Các mục so sánh	Máy cắt laser CO₂	Máy cắt laser sợi quang
Chất lượng vết rạch	Cắt mịn (đặc biệt là không phải kim loại)	Lưỡi cắt kim loại mịn hơn
Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ)	Lớn (bước sóng hấp thụ 10,6μm sâu hơn)	Nhỏ (bước sóng 1,06μm có tỷ lệ hấp thụ cao)
Hỗ trợ khí	Yêu cầu (oxy, nitơ, không khí)	Yêu cầu (oxy, nitơ)

Tia laser CO₂ có các cạnh mịn khi cắt vật liệu không phải kim loại, nhưng dễ bị gờ khi cắt kim loại, do đó cần phải xử lý sau.
Tia laser sợi quang có chất lượng cắt vật liệu kim loại tốt hơn, với các cạnh sạch và vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ.

5. Chi phí thiết bị và bảo trì

Bảng so sánh giá máy cắt laser sợi quang VS máy cắt laser CO2:

Các mục so sánh	Máy cắt laser CO₂	Máy cắt laser sợi quang
Chi phí thiết bị	Thấp (phù hợp với doanh nghiệp nhỏ)	Cao hơn (nhưng chi phí hoạt động dài hạn thấp)
Tiêu thụ năng lượng hoạt động	Cao (hiệu suất năng lượng 10-15%)	Thấp (hiệu suất năng lượng 30-50%)
Các thành phần cốt lõi	Ống laser, phản xạ, thấu kính	Nguồn laser sợi quang, đầu cắt
Chi phí bảo trì	Cao (ống laser và thấu kính cần được thay thế thường xuyên)	Thấp (tuổi thọ nguồn laser sợi quang dài)
Tuổi thọ sử dụng	Ống laser: 8000-10000 giờ	Nguồn laser sợi quang: >100.000 giờ

Thiết bị laser CO₂ có chi phí đầu tư ban đầu thấp nhưng chi phí vận hành cao và đòi hỏi phải thay thế thường xuyên các vật tư tiêu hao như ống laser, gương phản xạ và thấu kính.
Laser sợi quang có chi phí đầu tư ban đầu cao, nhưng chi phí bảo trì thấp và tuổi thọ cao, phù hợp hơn cho sản xuất công nghiệp dài hạn.

6. Bảo vệ môi trường và an toàn

Bảng so sánh về bảo vệ môi trường và an toàn:

Các mục so sánh	Máy cắt laser CO₂	Máy cắt laser sợi quang
Bảo vệ môi trường	Cần có thiết bị hút khói (quá trình gia công phi kim loại tạo ra khói và bụi)	Thân thiện hơn với môi trường (không cacbon hóa, ít khói và bụi)
An toàn laser	Tia laser 10,6μm không dễ xuyên qua da và an toàn hơn	Tia laser 1.06μm có thể xuyên qua mắt, vì vậy cần phải đeo kính bảo vệ

Quá trình xử lý phi kim loại bằng laser CO₂ tạo ra khói và bụi, đòi hỏi phải có hệ thống xả khói bổ sung.
Tia laser sợi quang nguy hiểm hơn cho mắt và người vận hành phải đeo kính bảo hộ laser đặc biệt.

7. Làm thế nào để lựa chọn: Máy cắt laser CO₂ hay máy cắt laser fiber?

Chọn máy cắt laser CO₂ nếu bạn cần:

Gia công vật liệu phi kim loại (gỗ, nhựa, acrylic, da, vải)
Doanh nghiệp nhỏ hoặc ngân sách hạn chế (chi phí thiết bị thấp hơn)
Cần tính đến cả cắt và khắc (ngành quảng cáo, thủ công mỹ nghệ, bao bì)

Chọn máy cắt laser sợi quang nếu bạn cần:

Gia công kim loại chuyên nghiệp (thép cacbon, thép không gỉ, nhôm, đồng, v.v.)
Hiệu quả cao và độ chính xác cao (sản xuất công nghiệp, gia công kim loại tấm)
Hoạt động lâu dài và chi phí bảo trì thấp (tuổi thọ nguồn laser sợi quang dài)

Các tình huống sử dụng được đề xuất:

Các kịch bản	Thiết bị được đề xuất
Gia công phi kim loại (như gỗ, acrylic)	Tia laser CO₂
Gia công kim loại chính xác, nhà máy sản xuất tấm kim loại, phụ tùng ô tô	Laser sợi quang
Cắt số lượng lớn tấm kim loại mỏng	Laser sợi quang
Nhà máy nhỏ toàn diện, giáo dục và nghiên cứu khoa học	Tùy thuộc vào ngân sách và loại vật liệu

Bản tóm tắt:

Các mục so sánh	Máy cắt laser CO₂	Máy cắt laser sợi quang
Vật liệu áp dụng	Phi kim loại, một số kim loại	Chủ yếu là kim loại
Tốc độ cắt	Chậm (đặc biệt là kim loại)	Nhanh hơn (đặc biệt là kim loại mỏng)
Độ dày cắt	≤20mm	≤50mm
Chi phí thiết bị	Thấp	Cao
Chi phí bảo trì	Cao (cần thay thế ống laser)	Thấp (tuổi thọ nguồn laser sợi quang dài)

Máy cắt laser CO₂: thích hợp để cắt vật liệu phi kim loại và gia công kim loại nhẹ, công nghệ tiên tiến nhưng tiêu thụ năng lượng cao và chi phí bảo trì cao.
Máy cắt laser sợi quang: thích hợp để cắt kim loại hiệu quả, đặc biệt là các tấm mỏng và vật liệu phản chiếu cao, hiệu suất cao, tiêu thụ năng lượng thấp, bảo trì đơn giản và là xu hướng phát triển chính trong tương lai.