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1/7光纤激光光纤激光光纤激光光纤激光、、、、半导体激光及半导体激光及半导体激光及半导体激光及CO2CO2CO2CO2激光再制造激光再制造激光再制造激光再制造设备方案设备方案设备方案设备方案对比和对比和对比和对比和使用使用使用使用成本核算成本核算成本核算成本核算一一一一、、、、方案对比简述方案对比简述方案对比简述方案对比简述项项项项目目目目光纤激光再制造设备光纤激光再制造设备光纤激光再制造设备光纤激光再制造设备半导体激光再制造设备半导体激光再制造设备半导体激光再制造设备半导体激光再制造设备CO2CO2CO2CO2激光再制造设备激光再制造设备激光再制造设备激光再制造设备主要配置主要配置主要配置主要配置1、3KW光纤激光器型号：YLR-30002、工作光纤：30米，800μm3、光纤激光熔覆头：XS-FC014、冷水机组：PH-LW115-THP5、激光加工机器人系统：ABBIRB2400/166、导轨系统：行程6米7、激光熔覆送粉系统：同轴气载式8、工作台：7000x18009、卧式旋转台和尾座：中心高1000mm，承重5吨1、2KW半导体光纤激光器型号：YLS-2000-CL2、工作光纤：30米，800μm3、光纤激光熔覆头：XS-FC014、冷水机组：PH-LW115-THP5、激光加工机器人系统：ABBIRB2400/166、导轨系统：行程6米7、激光熔覆送粉系统：同轴气载式8、工作台：7000x18009、卧式旋转台和尾座：中心高1000mm，承重5吨1、4千瓦横流CO2激光器：XS-HL40002、冷水机组：PH-LW609-TH2P3、激光加工机床：XS-LMC-20304、数控系统：西门子840D，四轴四联动5、工作台：7000x18006、卧式旋转台和尾座：中心高1000mm，承重5吨7、外光路系统：包括激光检测、开关控制、传输和聚焦8、送粉系统：同轴载气式结构特点结构特点结构特点结构特点德国进口IPG高性能光纤激光器结合ABB机器人系统，组成三维机器人激光柔性加工系统.德国进口IPG熔覆及热处理专用半导体光纤激光器结合ABB机器人系统，组成三维机器人激光柔性加工系统.国产新松【siasun】横流CO2激光器结合西门子840D4轴联动激光加工机床，组成二维机床式激光加工系统功能特点功能特点功能特点功能特点属于柔性激光加工系统，可用于移动激光激光加工，如：生产现场重要零部件的修复工艺实施。◆功能可扩展三维激光焊接和三维激光切割：在本设备配置上增配小孔属于柔性激光加工系统，可用于移动激光激光加工，如：生产现场重要零部件的修复工艺实施。是激光修复和激光淬火专用设备，无功能扩展。在激光修复工艺实施方面，属于固定式激光加工系统，设备体积大，各系统之间的关联性大，需要安装地基，无法实施移动式修复。在激光修复工艺实施方面，激光能量控制只能实现外光路的开关控制，无法实现在2/7项项项项目目目目光纤激光再制造设备光纤激光再制造设备光纤激光再制造设备光纤激光再制造设备半导体激光再制造设备半导体激光再制造设备半导体激光再制造设备半导体激光再制造设备CO2CO2CO2CO2激光再制造设备激光再制造设备激光再制造设备激光再制造设备径光纤（200μm、400μm）及光纤切割头和焊接头，可实现三维激光切割和焊接功能。◆在激光修复工艺实施方面，激光能量大小和开关量实现联动控制，实现激光熔覆厚度和位置的精确加工；配置三维扫描建模系统，可实现自动激光熔覆加工。激光能量大小和开关量实现联动控制，实现激光熔覆厚度和位置的精确加工；配置三维扫描建模系统，可实现自动激光熔覆加工。线功率大小的调整，外光路的开关光控制存在一定延时，无法实现精确加工。关键部件关键部件关键部件关键部件3KW光纤激光器型号：YLR-3000模式：多模额定输出功率：3000W功率稳定性：小于2%激光波长：1070~1080nm光电转换率：≥25%；光束质量：4.5mm*mrad工作光纤芯径和长度：800μm，30米外形尺寸（长宽高）：856×806×1186适合于激光切割、焊接、熔覆和热处理等。2KW半导体光纤激光器型号：YLS-2000-CL模式：多模额定输出功率：2000W功率稳定性：小于2%激光波长：1070~1080nm光电转换率：≥25%；光束质量：37mm*mrad工作光纤芯径和长度：800μm，30米外形尺寸（长宽高）：853x800x1188适合于激光熔覆和热处理。4千瓦横流CO2激光器：XS-HL4000模式：多模额定输出功率：4000W功率稳定性：小于2%激光波长：10600nm光电转换率：≥15%；光束质量：90mm*mrad适合于激光熔覆和热处理。二二二二、、、、设备结构特点及对比分析设备结构特点及对比分析设备结构特点及对比分析设备结构特点及对比分析2.12.12.12.1光纤激光再制造设备光纤激光再制造设备光纤激光再制造设备光纤激光再制造设备关键部件是3000W光纤激光器，是德国IPG激光公司的产品，为光纤振荡产生激光3/7并采用光纤耦合输出；经聚焦头中光束进行整形和聚焦；然后将聚焦头集成到机器人系统上，实现光束的柔性加工，并且很方便设备的移动，可做为便携加工设备。2.2.2.2.2222半导体光纤激光再制造设备半导体光纤激光再制造设备半导体光纤激光再制造设备半导体光纤激光再制造设备关键部件是2000W半导体的光纤激光器，是德国IPG激光公司的激光熔覆和激光热处理专用产品，为半导体直接产生激光并采用光纤耦合输出；激光经光纤输出，在聚焦头中光束进行整形和聚焦；然后将聚焦头集成到机器人系统上，实现光束的柔性加工，并且很方便设备的移动，可做为便携加工设备。3333、、、、COCOCOCO2222激光再制造设备激光再制造设备激光再制造设备激光再制造设备关键部件是4000W横流CO2激光器，是我公司自主研发的产品，采用高压放电电离CO2分子产生激光，并经光学谐振腔输出，光束传输在大气中中进行。为了实现光束的精确传输，该设备将机床和激光器的基座固定，发出的激光通过安装在机床上的转折镜组的反射，实现光束与XYZ三个运动轴的同步；这种通过机床的运动带动激光束的扫描，属于硬光路系统。三三三三、、、、使用性能使用性能使用性能使用性能差异差异差异差异对比对比对比对比在激光利用率方面，半导体光纤激光和光纤激光再制造设备的激光利用率相同，与CO2激光设备存在激光束利用率差异。半导体光纤激光和光纤激光再制造设备产生的激光为短波激光1070~1080nm，在金属类零部件的激光加工中，其吸收率（35%）高于CO2激光的吸收率（12%）。在激光熔覆加工过程中，半导体激光和光纤激光的能量利用率约为CO2激光的两倍，即2000W半导体激光熔覆效果等同于4000W的CO2激光熔覆效果。对于一般零部件的激光再制造性能来说，输出激光的波长和功率不同，但最终使用性能基本一致。不同点在于半导体光纤激光再制造设备的能量利用率更高，可实现特殊材料的修复，如半导体激光可以实现铜和铝件的修复，而CO2激光由于反射太大的原因很难实现。在加工能力方面，三者基本相同，其中半导体光纤激光和光纤激光再制造设备可实现自动激光加工，CO2激光再制造设备仅实现半自动加工。具体表现为：半导体光纤激光和光纤激光再制造设备的激光功率控制实现集成控制，激光功率可在控制系统中进行编程，配合柔性机器人系统，实现激光光束角度的集成控制，配合三维扫描建模系统实现修复位置的自动识别和加工；CO2激光再制造设备限于激光器控制系统和外光路为硬光路系统，激光功率值和激光入射角度很难实现集成4/7控制，对于复杂形状的修复件，加工中只能进行分段加工，为半自动化的二维激光加工系统。总之，对于重要零部件的激光再制造，三种激光设备均可实现；但是，在耗能方面，CO2激光再制造设备耗能最大，光纤激光设备次之，半导体激光设备的耗能最小；在加工质量和效率方面，CO2激光再制造设备较差，光纤激光设备和半导体激光设备较好。四四四四、、、、设备关键部件的使用寿命设备关键部件的使用寿命设备关键部件的使用寿命设备关键部件的使用寿命、、、、维护维护维护维护及售后服务的及售后服务的及售后服务的及售后服务的对比对比对比对比该类型设备的维护主要在于光学系统的维护，其中半导体光纤激光和光纤激光再制造设备将光路封闭，使用过程中，光路的不需要维护，需要关注的是出光口保护镜片的清洗和更换；整机保修为1年，其中关键部件为2KW半导体光纤激光器模块的保修时间为2年；激光器的满负荷使用寿命为10万小时【即激光器的开机出光时间，以每年300天工作日，每天出光10小时，使用寿命为33年】。CO2激光再制造设备光路至于大气中，经常需要进行光学镜片的清理、瞄准光学和激光的校正、光路阻挡物安全性检查等工作。整机保修为1年，其中关键部件为4KWCO2激光器的保修时间也为1年；激光器的使用寿命为10年（其中，激光器需要3年左右一次进行一次系统维护）。另外，从激光发生器维护分析，半导体光纤激光器的稳定性较好，故障率较低。五五五五、、、、设备使用成本设备使用成本设备使用成本设备使用成本及及及及对比对比对比对比这三类激光再制造设备设备使用过程中的发生的消耗相同，包括电能消耗、气体消耗、水消耗、合金材料、表面清洗、易损件和系统维护，半导体光纤激光和光纤激光再制造设备的消耗基本相同，列表对比如下：设备设备设备设备使用成本使用成本使用成本使用成本对比简表对比简表对比简表对比简表（（（（含维护费用含维护费用含维护费用含维护费用））））项目项目项目项目半导体光纤激光半导体光纤激光半导体光纤激光半导体光纤激光和光纤激光和光纤激光和光纤激光和光纤激光再制造设备再制造设备再制造设备再制造设备4KW4KW4KW4KWCOCOCOCO2222激光再制造设备激光再制造设备激光再制造设备激光再制造设备电耗成套设备耗电约8KW/小时，合计：8元/小时成套设备耗电约50KW/小时，合计：50元/小时5/7项目项目项目项目半导体光纤激光半导体光纤激光半导体光纤激光半导体光纤激光和光纤激光和光纤激光和光纤激光和光纤激光再制造设备再制造设备再制造设备再制造设备4KW4KW4KW4KWCOCOCOCO2222激光再制造设备激光再制造设备激光再制造设备激光再制造设备气体消耗自动送粉用的普通氩气约400升/小时，合计：6元/小时激光器用氦气氮气和二氧化碳气体，满负荷运行时，年用量约2万元，平均7元/小时；自动送粉用的普通氩气约400升/小时，即6元/小时；合计：13元/小时水消耗冷水机组循环用蒸馏水，每年更换1次，约60升，即60升水/年合计：60元/年，成本计算可忽略。冷水机组循环用蒸馏水，每年更换1次，约300升，即300升水/年合计：300元/年，成本计算可忽略。合金材料激光熔覆用合金粉末，常用典型镍基合金粉末（单价为600元/公斤），修复厚度0.5mm时，常规加工速度12cm2/分钟，合金材料用量为0.58kg/小时，合计348元/小时。激光熔覆用合金粉末，常用典型镍基合金粉末（单价为600元/公斤），修复厚度0.5mm时，常规加工速度12cm2/分钟，合金材料用量为0.58kg/小时，合计348元/小时。表面清洗表面清洗清理用抹布、砂纸、打磨头、清洗剂等，折算约0.8元/小时表面清洗清理用抹布、砂纸、打磨头、清洗剂等，折算约0.8元/小时易损件镜头防护镜片大约4片/年；约3000元，折合小时为：1元/小时。激光器输出窗口镜3片/年，外光路聚焦镜0.5片/年，转折镜片0.5片/年，还有其他设备电气器件的更换，共需26000元/年，折合小时为：10元/小时。厂家专业系统维护10万小时的使用寿命内，无需厂家专业维护10年使用寿命期内，需要3次厂家系统系统维护，平均维护费用为6000元/年，折算为2元/小时。合计363.8元/小时423.8元/小时六六六六、、、、设备设备设备设备投资投资投资投资成本成本成本成本和和和和对比对比对比对比6/7半导体光纤激光再制造设备的总成本较CO2激光再制造设备总成本高106.5万元。主要差异在于激光器的成本