目前用於(yu) 切割領域的激光主要為(wei) CO2激光和光纖激光。CO2激光是CO2氣體(ti) 在高頻高壓下受激發，產(chan) 生頻率為(wei) 10.6μm的激光，經過諧振腔的偏振鏡後沿銅鏡反射聚焦而進行切割的。光纖激光是采用多個(ge) 多模泵浦二極管並行設置作為(wei) 激光源，產(chan) 生頻率為(wei) 10.6μm的激光，通過分支在諧振腔調整後耦合進單根光纖，形成功率較高的激光。

2. CO2激光切割與(yu) 光纖激光切割工藝比較

（1）激光結構對比  CO2激光發生器體(ti) 積較大，傳(chuan) 輸介質為(wei) 空氣，光路直線傳(chuan) 播完全依靠反射鏡，光路衰減快、要求高，能量損失較大，光電轉化率低，僅(jin) 為(wei) 10%，如圖1所示。

圖1   CO2激光

1.激光發生器   2.驅動單元反射鏡   3.光路  4、5、6.角度反射鏡   7.聚焦透鏡

光纖激光采用多組多模泵浦二極管並行設置為(wei) 激光源，產(chan) 生的激光由光纖傳(chuan) 輸，光束封閉於(yu) 光纖內(nei) “曲線傳(chuan) 播”，不受外界環境影響，光電轉化率高，可達25%以上，如圖2所示。

1.激光源   2.諧振腔   3.冷卻係統   4.光路

（2）切割材料對比  CO2激光可切割碳鋼、不鏽鋼、鋁合金及非金屬材料，但不能切割銅材。對於(yu) CO2激光來說，銅材屬於(yu) 高反射性材料，10.6μm頻率激光幾乎全部被反射而不被吸收，反射光返回激光器，造成危害。

光纖激光可切割碳鋼、不鏽鋼、鋁合金及銅材，但不能切割非金屬材料，包括木材、塑料、皮革等。對於(yu) 表麵有覆蓋層的材料也不能切割，如普通覆膜不鏽鋼、有防鏽的特種鋼板等。

（3）切割效能對比  切割速度、穿孔效率、斷麵質量等方麵構成激光切割效能，是評價(jia) 激光機器的關(guan) 鍵綜合指標。

光纖激光器切割薄板有優(you) 勢，尤其是厚度3mm以下優(you) 勢更明顯，相對於(yu) CO2激光，最大切割速度比值可大4:1；而6mm是兩(liang) 種激光優(you) 勢互換的臨(lin) 界厚度。切割厚度>6mm的板材，光纖激光無優(you) 勢。隨著厚度的增加，CO2激光漸顯優(you) 勢，但並不明顯。圖3為(wei) 不同材料的切割速度。

（a）中碳鋼                                   （b）不鏽鋼

激光束在工件開始切割前，需要穿透工件。光纖激光的穿孔時間明顯要比CO2激光長。以3kW光纖激光和CO2激光為(wei) 例，對於(yu) 8mm的碳鋼，後者比前者少1s；10mm時，後者少2s；隨著厚度的增加，CO2激光在穿孔2000次、每次穿孔差3s計算，則每天穿孔時間差為(wei) 6000s，約合1.7h。

斷麵質量通常指粗糙度、垂直度。切割3mm以下厚度的鋼板時，光纖激光切割的斷麵質量略差於(yu) CO2激光。隨著厚度的增加，斷麵質量的差異越加明顯。切割3mm及以上的不鏽鋼時，光纖激光切割的斷麵呈磨砂狀，而CO2激光呈光亮。切割16mm的碳鋼，光纖激光切割斷麵垂直度遠差於(yu) CO2激光，前者為(wei) 0.4~0.5mm，後者為(wei) 0.1mm。另外，由於(yu) 光纖激光頻率低，能量密度大，在切割碳鋼小孔時，反而是個(ge) 缺點，易產(chan) 生過燒。CO2激光與(yu) 光纖激光切割工藝比對如表1所示。

3. CO2激光切割與(yu) 光纖激光切割成本分析

以切割5mm不鏽鋼板為(wei) 例，CO2激光與(yu) 光纖激光切割工藝成本分析如表2所示。

根據上表中的數據分析，按設備年時基數3860h計算，在切割5mm不鏽鋼時，CO2激光切割機的運行成本為(wei) 每小時268.8元，光纖激光切割機運行成本為(wei) 每小時242.7元。CO2激光和光纖激光切割速度分別按每分鍾2.5m、8.2m計算，CO2激光切割成本為(wei) 每米1.79元，光纖激光切割成本為(wei) 每米0.48元。

4. 綜合比較及建議

CO2激光切割和光纖激光切割都有其適用的領域。CO2激光切割除可用於(yu) 切割碳鋼、不鏽鋼、鋁合金等材料外，還可以切割半導體(ti) 材料、非金屬材料和複合材料，其切割應用範圍更廣。光纖激光切割除可用於(yu) 切割碳鋼、不鏽鋼、鋁合金等材料外，還可以切割CO2激光無法切割的銅材，但不能切割非金屬材料。就切割成本而言，光纖激光切割機相對於(yu) CO2激光切割機來說要便宜得多。

綜上所述，CO2激光切割與(yu) 光纖激光切割的工藝選擇問題上建議如下：

（1）對於(yu) 4mm及以下的材料，考慮到光纖激光切割速度快、效率高的優(you) 點，選用光纖激光切割綜合性價(jia) 比更高。

（2）對於(yu) 8mm及以上的材料，考慮到光纖激光打孔效率低、斷麵質量較差，且切割速度不在具有明顯優(you) 勢，選用CO2激光切割更容易保證產(chan) 品質量。

（3）對於(yu) 銅材或鏡麵不鏽鋼，建議選用光纖激光切割機，對於(yu) 半導體(ti) 材料、非金屬材料和複合材料，建議選用CO2激光切割機。