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Máquina de corte a laser de fibra vs. máquina de corte a laser de CO2

Máquinas de corte a laser de fibra e máquinas de corte a laser de CO2 são dois equipamentos industriais comuns de corte a laser. Apresentam diferenças óbvias em termos de fonte de luz, materiais aplicáveis, velocidade de corte, consumo de energia, custo de manutenção, etc. A seguir, uma comparação detalhada.

1. Máquina de corte a laser de fibra VS Máquina de corte a laser de CO2: princípio de funcionamento

Os princípios de funcionamento da máquina de corte a laser de CO2 e máquina de corte a laser de fibra são obviamente diferentes, refletidas principalmente no método de geração do laser, método de transmissão do feixe, comprimento de onda, eficiência de conversão de energia e outros aspectos.

Princípio de funcionamento da máquina de corte a laser de fibra:

(1) Geração de laser

Fibra dopada com terras raras (como itérbio) é usada como meio de laser, e o sinal óptico é amplificado por meio de tecnologia de bombeamento óptico para gerar um feixe de laser de alta energia.

O comprimento de onda principal é 1,06 μm (luz infravermelha próxima). Este comprimento de onda possui alta taxa de absorção para materiais metálicos, sendo adequado para cortar materiais metálicos como aço carbono, aço inoxidável, alumínio, cobre, latão e titânio.

O que é máquina de corte a laser de fibra?

(2) Transmissão de feixe

O laser de fibra não requer um refletor, mas é transmitido através de uma fibra óptica flexível. Pode ser transmitido diretamente para a cabeça de corte sem a necessidade de equipamento adicional de alinhamento óptico.

Devido à perda de transmissão extremamente baixa da fibra óptica, a eficiência de corte é maior e a taxa de utilização de energia é melhor.

(3) Processo de corte

O feixe de laser de fibra focalizado irradia a superfície do metal, derretendo e vaporizando rapidamente o material.

Com a ajuda de gás auxiliar de alta pressão (oxigênio, nitrogênio, ar), a escória é soprada para melhorar a velocidade e a qualidade do corte.

É adequado para corte de metal de alta precisão, com alta velocidade de corte, pequena zona afetada pelo calor e quase sem rebarbas.

Princípio de funcionamento da máquina de corte a laser de CO2:

(1) Geração de laser

O gás CO2 (principais componentes: dióxido de carbono, nitrogênio, hélio) é usado como meio de laser, e eletricidade de alta voltagem é usada para excitar o gás CO2 e gerar um feixe de laser.

O comprimento de onda principal é de 10,6 μm (luz infravermelha distante), que tem uma alta taxa de absorção para materiais não metálicos, por isso é particularmente adequado para cortar materiais não metálicos, como madeira, plástico, acrílico, couro, borracha, tecido, etc.

O que é uma máquina de corte a laser de CO2?

(2) Transmissão de feixe

O feixe de laser de CO2 não pode ser transmitido através de fibra óptica, mas depende de refletores e lentes para guiar o feixe e, finalmente, focar na superfície do material a ser cortado.

Devido ao uso de lentes e refletores, o equipamento tem altos requisitos de alinhamento óptico, e os dispositivos ópticos precisam ser mantidos e substituídos regularmente.

(3) Processo de corte

O feixe de laser de CO2 focalizado irradia a superfície do material, fazendo com que o material absorva a energia do laser e aqueça até a temperatura de fusão ou vaporização.

Com gás auxiliar (oxigênio, nitrogênio, ar), o fundido ou óxido é soprado para longe para obter um corte preciso.

Aplicável a materiais não metálicos e alguns materiais metálicos (metais têm alta refletividade e a utilização de energia do laser de CO2 é baixa).

Comparação e resumo dos princípios de funcionamento:

Tipo	Máquina de corte a laser de CO₂	Máquina de corte a laser de fibra
Comprimento de onda do laser	10,6 μm (infravermelho distante)	1,06 μm (infravermelho próximo)
Meio laser	A excitação da descarga de gás CO₂ produz laser	Laser amplificado por fibra dopada com elementos de terras raras
Método de transmissão de feixe	Transmitido através de refletores	Transmitido diretamente por fibra óptica
Faixa de aplicação	Adequado para materiais não metálicos e alguns materiais metálicos	Usado principalmente para corte de metal

O laser de CO₂ gera luz laser por meio de descarga de gás, e o feixe é transmitido por lentes e refletores, o que é adequado para materiais não metálicos.
O laser de fibra usa transmissão de fibra óptica e não possui refletores, o que é adequado para processamento de metal de alta precisão.

2. Comparação de materiais aplicáveis

Materiais aplicáveis para máquinas de corte a laser de CO₂:

Materiais não metálicos: madeira, acrílico, plástico, tecido, couro, borracha, vidro, cerâmica, papel, etc.
Alguns metais (requerem revestimento ou assistência de oxigênio): aço carbono, aço inoxidável, liga de alumínio (menor eficiência).

Materiais aplicáveis para máquinas de corte a laser de fibra:

Materiais metálicos (alta eficiência de corte): aço carbono, aço inoxidável, alumínio, cobre, latão, titânio, etc.
Não é adequado para materiais não-metais (devido à baixa taxa de absorção do comprimento de onda de 1,06 μm, madeira, plástico, vidro, etc. são difíceis de cortar).

Tabela comparativa de materiais aplicáveis:

tipo de material	Máquina de corte a laser de CO₂	Máquina de corte a laser de fibra
Aço carbono	Pode cortar (mais devagar, requer oxigênio)	Melhor escolha (velocidade rápida, alta qualidade de corte)
Aço inoxidável	Pode cortar (requer nitrogênio ou oxigênio)	Melhor escolha (velocidade de corte rápida, sem rebarbas)
Alumínio	Pode cortar (requer laser de alta potência)	Pode ser cortado (mas é fácil de refletir, requer alta potência)
Cobre	Difícil de cortar (alta refletividade)	Pode ser cortado (requer laser de alta potência)
Latão	Difícil de cortar (alta refletividade)	Pode ser cortado (requer laser de alta potência)
Liga de titânio	Pode cortar (mas devagar)	Adequado para corte
Aço galvanizado	Pode cortar (requer nitrogênio)	Pode ser cortado (evita oxidação)
Madeira	Melhor escolha	Não é adequado
Acrílico	Melhor escolha (corte suave)	Não é adequado
Plástico	Pode cortar	Não é adequado
Couro	Pode cortar	Não é adequado
Pano	Pode cortar	Não é adequado
Borracha	Pode cortar	Não é adequado
Vidro	Não é possível cortar (é possível gravar na superfície)	Não pode cortar

Por que os lasers de CO2 e de fibra são adequados para materiais diferentes?

(1) O comprimento de onda do laser afeta a taxa de absorção do material

Comprimento de onda do laser de fibra: 1,06 μm (luz infravermelha próxima)

Materiais metálicos (como aço carbono, aço inoxidável, alumínio, cobre) têm alta taxa de absorção de luz de 1,06 μm, portanto a velocidade de corte é rápida e a qualidade do corte é alta.
Materiais não metálicos (como madeira, plástico, acrílico) têm baixa taxa de absorção de luz de 1,06 μm, portanto não podem ser cortados com eficiência.

Comprimento de onda do laser de CO2: 10,6 μm (luz infravermelha distante)

Materiais não metálicos (como madeira, acrílico, plástico, couro, tecido) têm alta taxa de absorção de luz de 10,6 μm, portanto o efeito de corte é bom.
Materiais metálicos (como cobre, alumínio, aço inoxidável) têm alta refletividade para luz de 10,6 μm, resultando em baixo consumo de energia e baixa velocidade de corte.

(2) Alta refletividade do metal

Metais altamente refletivos, como cobre e alumínio, têm alta refletividade para lasers de CO2, o que pode facilmente danificar o laser e exigir revestimento ou laser de alta potência para corte.

Os lasers de fibra são mais fáceis de cortar devido ao seu comprimento de onda mais curto e maior densidade de energia.

Resumo dos materiais aplicáveis para máquina de corte a laser de fibra VS máquina de corte a laser de CO2:

O laser de CO₂ é adequado para processamento não metálico, como publicidade, vestuário, embalagens, marcenaria, artesanato e outras indústrias.
O laser de fibra é adequado para processamento de metais, como processamento de chapas metálicas, fabricação de automóveis, indústria aeroespacial, processamento de hardware, etc.

3. Eficiência e velocidade de corte

Tabela de comparação de eficiência de corte:

Itens de comparação	Máquina de corte a laser de CO₂	Máquina de corte a laser de fibra
Velocidade de corte (metal fino)	Lento (o laser de fibra é 2 a 3 vezes mais rápido)	Rápido, adequado para cortes de alta velocidade
Espessura de corte (aço)	Pode cortar ≤20mm (alta potência)	Pode cortar ≤50mm (alta potência)
Taxa de conversão de energia	10%-15%	30%-50%
Precisão de corte	Superior (0,1 mm)	Superior (0,05 mm)

Materiais metálicos finos (como aço inoxidável, aço carbono ≤ 10 mm): A velocidade de corte a laser de fibra é mais rápida. A velocidade de corte a laser de fibra é 2 a 3 vezes mais rápida que a do CO₂.
Materiais metálicos espessos (>20 mm): CO₂ e laser de fibra podem ser usados, mas o laser de fibra tem menor consumo de energia. O corte a laser de fibra é mais eficiente e tem maior consumo de energia.
Materiais não metálicos (como acrílico, madeira): o laser de CO₂ é mais adequado, e o laser de fibra dificilmente consegue cortar.
O laser de CO₂ tem uma velocidade de corte rápida em materiais não metálicos, mas é muito inferior ao laser de fibra em metais.

Tabela de comparação de desempenho:

EUtem	Laser de CO₂	Laser de fibra
eficiência de conversão fotoelétrica	10%-15%	25%-35%
Velocidade de corte (chapa metálica)	Lento	Rápido
Qualidade do feixe de luz	Bom	Melhorar
Área	Grande	Pequeno
Facilidade de uso	Média	Bom (alta automação)

4. Qualidade de corte

Tabela comparativa de qualidade de corte:

Itens de comparação	Máquina de corte a laser de CO₂	Máquina de corte a laser de fibra
Qualidade da incisão	Corte liso (especialmente não metálico)	O fio de corte do metal é mais suave
Zona afetada pelo calor (ZTA)	Grande (a absorção do comprimento de onda de 10,6 μm é mais profunda)	Pequeno (comprimento de onda de 1,06 μm tem alta taxa de absorção)
Gás de assistência	Requer (oxigênio, nitrogênio, ar)	Requer (oxigênio, nitrogênio)

Os lasers de CO₂ têm bordas suaves ao cortar materiais não metálicos, mas são propensos a rebarbas ao cortar metais, o que exige pós-processamento.
Os lasers de fibra têm melhor qualidade de corte para materiais metálicos, com bordas limpas e uma pequena zona afetada pelo calor.

5. Custo e manutenção do equipamento

Tabela de comparação de custos de máquina de corte a laser de fibra vs. máquina de corte a laser de CO2:

Itens de comparação	Máquina de corte a laser de CO₂	Máquina de corte a laser de fibra
Custo do equipamento	Baixo (adequado para pequenas empresas)	Maior (mas baixo custo operacional a longo prazo)
Consumo de energia operacional	Alta (eficiência energética 10-15%)	Baixo (eficiência energética 30-50%)
Componentes principais	Tubo laser, refletor, lente	Fonte de laser de fibra, cabeça de corte
Custo de manutenção	Alto (o tubo do laser e a lente precisam ser substituídos regularmente)	Baixo (longa vida útil da fonte do laser de fibra)
Vida útil	Tubo laser: 8000-10000 horas	Fonte de laser de fibra: >100.000 horas

O equipamento de laser de CO₂ tem um baixo investimento inicial, mas altos custos operacionais e requer substituição regular de consumíveis, como tubos de laser, refletores e lentes.
Os lasers de fibra têm um alto investimento inicial, mas baixos custos de manutenção e uma longa vida útil, tornando-os mais adequados para a produção industrial de longo prazo.

6. Proteção e segurança ambiental

Tabela comparativa de proteção ambiental e segurança:

Itens de comparação	Máquina de corte a laser de CO₂	Máquina de corte a laser de fibra
Proteção ambiental	É necessário equipamento de exaustão de fumaça (o processamento não metálico produz fumaça e poeira)	Mais ecológico (sem carbonização, menos fumaça e poeira)
Segurança do laser	O laser de 10,6 μm não penetra facilmente na pele e é mais seguro	O laser de 1,06 μm pode penetrar nos olhos, portanto, são necessários óculos de proteção

O processamento de não metais com laser de CO₂ produz fumaça e poeira, o que requer um sistema de exaustão de fumaça adicional.
Os lasers de fibra são mais perigosos para os olhos, e os operadores devem usar óculos de proteção especiais para laser.

7. Como escolher: máquina de corte a laser de CO₂ ou máquina de corte a laser de fibra?

Escolha uma máquina de corte a laser de CO₂ se você precisar:

Processamento de materiais não metálicos (madeira, plástico, acrílico, couro, tecido)
Pequena empresa ou orçamento limitado (menor custo de equipamento)
É preciso levar em conta tanto o corte quanto a gravação (publicidade, artesanato, indústria de embalagens)

Escolha uma máquina de corte a laser de fibra se você precisar:

Processamento profissional de metais (aço carbono, aço inoxidável, alumínio, cobre, etc.)
Alta eficiência e alta precisão (produção industrial, processamento de chapas metálicas)
Operação de longo prazo e baixo custo de manutenção (longa vida útil da fonte do laser de fibra)

Cenários de uso recomendados:

Cenários	Equipamento recomendado
Processamento não metálico (como madeira, acrílico)	Laser de CO₂
Processamento de metais de precisão, fábricas de chapas metálicas, peças automotivas	Laser de fibra
Corte de grandes quantidades de chapas finas de metal	Laser de fibra
Pequenas fábricas abrangentes, educação e pesquisa científica	Depende do orçamento e do tipo de material

Resumo:

Itens de comparação	Máquina de corte a laser de CO₂	Máquina de corte a laser de fibra
Materiais aplicáveis	Não metálico, alguns metais	Principalmente metal
Velocidade de corte	Lento (especialmente metais)	Mais rápido (especialmente metais finos)
Espessura de corte	≤20 mm	≤50 mm
Custo do equipamento	Baixo	Alto
Custo de manutenção	Alto (precisa substituir o tubo do laser)	Baixo (longa vida útil da fonte do laser de fibra)

Máquina de corte a laser de CO₂: adequada para cortar materiais não metálicos e processamento de metais leves, tecnologia madura, mas alto consumo de energia e alto custo de manutenção.
Máquina de corte a laser de fibra: adequada para corte eficiente de metal, especialmente chapas finas e materiais altamente refletivos, alta eficiência, baixo consumo de energia, manutenção simples e é a principal tendência de desenvolvimento futuro.