对于工业加工，光纤激光器和CO2激光器哪种好？

这两种激光器到底有何长处和短处？

光纤激光器可以替代CO2激光器吗？

看似简单的此问题，要说清楚未必是易事。

光纤激光器产生的激光（后文简称为光纤激光）的波长为1.06μm，CO2激光器产生的激光（后文简称为CO2激光）波长为10.6μm，均是红外光，可被材料吸收，而应用于工业材料加工。

切割是目前应用最广泛的激光工业加工技术。为方便起见，本文展开的讨论均基于激光切割，除非另作特别说明。

两种激光器的长短优劣

作为用户，先得了解光纤激光器和CO2激光器各自的死穴。

所谓死穴，就是切割加工的盲区。避开了死穴（盲区）后，再选定适合需要的那一款。

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光纤激光器的死穴：

光纤激光不能切割非金属，包括木材、塑料、皮革、棉麻织物等。如果需要加工的工件材料恰是非金属，那么光纤激光器只能落选，而非CO2激光器莫属。

汽车内饰件大多为非金属材料，采用高精度机器人＋CO2激光器的加工系统，对其空间曲面进行切割，这样的加工系统需解决激光束在机器人各关节间的传输难题。

光纤激光也不能切割表面有覆盖层的材料，如普通覆膜不锈钢、有防锈涂料的特种钢板等。有用户对此注意不够，而选择光纤激光器，不得不将普通覆膜的不锈钢外发切割加工。如要采用光纤激光专用覆膜，则成本升高。

C‍O2激光器的死穴：

CO2激光不能切割铜材，包括黄铜、紫铜。如果需要切割铜材，只有光纤激光器够格。

对于CO2激光来说，铜材属于高反射性材料，激光几乎全部被反射而不被吸收；反射光返回激光器，造成危害。

CO2激光对铝合金的反射率也较高。安装背反射隔离器，可有效保护CO2激光器，从而可安全切割铝合金。

我们且从使用成本、切割速度、穿孔效率、断面质量等方面，让两种激光器来竞争长短。

使用成本：

这里，为方便对比两种激光器的成本差别，仅计算电力、耗材、介质气体三部分构成的成本，这三部分的成本，两者是不同的；人力、折旧、场地、切割气体等，对于两种激光器来说，成本相同，故不计算。

两种激光器均需耗费巨量电力，区别如下：

另外，由于效率不同，所以，两种激光器所产生的热量不同，需要的水冷机的规格（制冷量）也不同。光纤激光器需要的水冷机的耗电量为13kW，CO2激光器需要的水冷机的耗电量为18kW。以电价1元/度、占载率70％计，则成本分别为9元/小时、12.8元/小时。

在日常使用过程中，采用光纤激光器的切割机（后文简称光纤切割机）需耗费的材料有：聚焦镜、陶瓷体、喷嘴、保护镜等，成本约3元/小时。

另外，据4年来的统计，激光模块和扩束镜有其使用寿命，从而分别产生约4元/小时、1元/小时的成本(特别说明，ROFIN光纤激光器需更换的最小单元是半导体模组，成本约1元/小时)。

采用CO2激光器的切割机（后文简称CO2切割机）需耗费的材料有：聚焦镜、陶瓷体、喷嘴、反射镜等，成本约2.5元/小时。

光纤激光器无需介质气体；CO2激光器需使用介质气体才能产生激光，成本约1元/小时。

另外，CO2激光器每3000小时进行常规点检，每6000小时进行深度点检，发生约2元/小时的成本。

典型的光纤激光器应用系统

综上，光纤激光器使用成本约24元/小时，CO2激光器则约为38.3元/小时,相差14.3元/小时。按每天使用10小时计，则每天成本差为143元。

市场上关于两种激光器的使用成本的差别的说法，有些夸大。

附带提一下，光纤激光的传输介质为光纤，光束封闭于光纤内，“曲线传播”，不受外界环境影响。CO2激光传输介质为空气，直线传播，靠反射镜改变传输方向，易受外界环境影响，可能需要对这些反射镜进行维护，从而稍稍增加使用成本。

‍切割速度

切割速度、穿孔效率、断面质量等方面构成激光切割效能，是评价激光器（机器）的综合性指标。

光纤激光器切割薄板有优势，尤其是厚度3mm以下者，优势明显，相对于CO2激光器，最大切割速度比值可达4:1；而6mm是两种激光器优势互换的临界厚度。切割厚度＞6mm的板材，光纤激光无优势；随着厚度的增加，CO2渐显优势，但并不显着。

总的说来，切割速度方面还是光纤激光器有优势。

穿‍孔效率

激光束对工件开始切割前，需穿透工件。光纤激光的穿孔时间明显比CO2长。

还是以3kW 光纤激光器和CO2激光器为例。对于厚度为8mm的碳钢，后者比前者少1秒钟；10mm时，后者少2秒；随着厚度的增加，CO2激光器在穿孔方面的优势愈益显着。

以每天穿孔2000次、每次穿孔时间差3秒钟计，则每天穿孔时间差为6000秒，约合1.7小时。

CO2激光器因较高的穿孔效率，每天可缩减1.7小时的机器使用时间。即使采用较保守的数据，计入人工（30元/小时）、设备折旧（25元/小时）和场地（2元/小时）费用，节省的成本有（CO2激光器）：1.7×（30＋25＋2＋38.3）＝162（元）

‍断面质量

断面质量通常指粗糙度（光洁度）、垂直度。

切割3mm以下厚度的钢板时，光纤激光切割的断面质量（粗糙度和垂直度）略差于CO2。随着厚度的增加，断面质量的差异愈益明显。

厚度≥3mm的不锈钢，光纤激光切割的断面呈磨砂状，而CO2呈光亮状。

厚度为16mm的碳钢，光纤激光切割断面的垂直度远差于CO2，前者为0.4～0.5mm，后者可达0.1mm。

另外，碳钢板对光纤激光能量吸收率高，在切割小孔（孔径≤板材厚度）时，反而是个缺点，切割质量较差。

顺便指出，激光切割的精度与采用何种激光器无关，而与机器定位精度、重复定位精度、切缝宽度的一致性有关。光纤激光切割的切缝窄，CO2的切缝稍宽。但切缝的宽窄不影响零件的精度，因为通过割缝补偿功能，可以抵消切缝宽度。

光‍纤激光器和CO2激光器究竟哪种好

有了以上数据，不难得出一个合乎逻辑的结论，从而作出理性的选择。

不能笼统地讲是光纤激光器好，也不能笼统地讲是CO2激光器好。应该基于特定的应用进行分析、判断。

我们看到，光纤激光器与CO2激光器在面对特定应用需求时各有其优势和弱势。目前和今后一段时期内，光纤激光器和CO2激光器不能互相替代，而只能共存互补。径向偏振CO2激光器的技术进展值得注意，可能在薄板切割方面缩小与光纤激光器的差距。