2.3 高功率（大于1600瓦）CO2激光的應用

    大于1600瓦的高功率CO2激光，主要被應用在金屬焊接和表面處理上，在工業先進國家已逐漸被國防、汽車和航天工業里一些特殊領域所采用。但早期高功率激光的價位比較高，加上這一方面的技術養成訓練有限，所以除了國防上、一些大學和研究單位有這一方面的應用外，民用工業較少引進此類高功率CO2激光。最近三、四年引進很多，主要應用于各項鈑金切割，使加工速度更快、更有彈性。觀之未來的發展趨勢，高功率CO2激光在焊接和表面處理上的應用，必定會被工業界逐步接受并采用。

   2.3.1激光焊接

    利用高能量密度激光束，將工件材料熔融而焊接在一起，可以使焊件熱影響區與變形量均降至最低，且無需使用焊劑或作異種材料，其接合強度特別牢固。汽車里面有很多零部件，若一體成型難度很大，但若將其分開成型再焊接成一體，則能減小生產難度并降低成本。在焊接時為了減少對原成型工件的熱影響，常用激光來快速焊接，這是一個非常有潛力的加工市場。因此在汽車工業中許多零部件接合時普遍采用激光焊接，如導螺桿制造廠商采用激光焊接導螺桿前端的固定座；汽車廠用激光來焊接不同厚度的兩塊鋼板，再壓軋成型以降低生產成本；另外汽車引擎開發案中也有部份地方采用激光焊接加工。國內在這一方面的加工應用尚少，目前僅有幾家專門生產國外汽車零部件的OEM廠商，引進CO2激光加工設備焊接汽車內不銹鋼濾油杯，生產速度變快，產品質量好，單價因而提高。

    2.3.2激光硬面處理

    利用高功率激光束，將欲硬面處理的工件底材表面熔融一薄層，藉此一熔融層與硬面合金材料交互熔融成一冶金鍵結（Metallurgy Bonding），達到硬面處理的效果。

3、工業CO2激光使用中的問題

    激光加工屬于新進的加工技術，即使在工業先進國家，激光加工被工業界較普遍接受并有所發展，也是近十幾年的事。國內工業界直到這幾年才比較普遍接受激光加工應用，并引進和制造較多的激光加工設備。所以在激光設備的了解、激光加工經驗的累積和激光加工應用范圍的拓展等方面，都尚有待加強。大部分激光廠商或加工業者，在引進激光加工應用的過程，都會面對一些與傳統加工方式不同的問題。加工應用的不同，加工機器的不同，遇到的問題也不同，但大致上可歸納出下列幾點。

    3.1維修保養

    CO2激光應用廣泛、市場龐大、發展快速，算是比較成熟的激光產品，但是比起一般傳統的加工機械，CO2激光加工設備發展時間還算短暫，其主要結構還在快速換新，加上激光設備中許多光學組件常需要作精密調整、保養維修或更新，而相關之技術人員有限，所以大部分激光加工業者，多多少少都碰到一些保養維修問題。尤其是早期，國內激光市場有限，一般代理商可能好幾年才進口一兩部激光加工設備，代理商未必愿意專為此培養維修人員，況且工作人員的流動，加上激光維修技術的養成并非容易。所以只要激光系統使用一段時日，就會碰到找不到人保養維修的問題，一旦遇有小問題就要遠從國外請原廠技術人員來修護，不但花費高而且拖延時日；有的甚至機器進口后，代理商就無法讓其正常工作。 最近幾年隨著國內激光市場的快速成長，代理商規模越來越大，甚至國外廠商直接在國內設立分公司，并長期派駐技術人員，而且CO2激光的發展也日趨成熟，故障和維修問題減少很多。但是一般生產在線或代工業者所使用的激光機器，仍然最怕故障停機，若是小問題，可能一兩天就解決，碰到大問題，如電極板更換、主要機件故障等，可能要等到原廠技術人員或國外寄來零部件，曠日費時。所以許多工廠都至少購買兩部激光加工機，或事先跟同行協商好，必要時作互相支持。

    3.2機器設備成本太高

    早期使用的CO2激光加工機，皆由國外進口，一部較高功率加工用CO2激光機器動則上千萬。近幾年來，國內已有自己開發組裝的加工機，促使進口的CO2激光加工機價位降低不少。但成套加工配備，也須花上幾百萬到近一千萬元間，尤其五軸立體加工機或復合式加工機價位更高，這影響到產業界的投資購買意愿，也影響到加工成本，間接阻礙了激光加工對象和范圍的拓展。

 3.3技術人員養成

    激光的操作使用畢竟不同于傳統的加工設備，一般需要一定程度的技術人員，廠商需自己培訓，在工人流動性頻繁的情況下，操作技術人員的養成和經驗之積累實在不容易。而一位對激光設備不熟悉、經驗有限的技術人員，將無法把激光設備的特有功能發揮到極限，也會常發生下述現象：加工品質不良、加工速度太慢、不懂保養機器、機器故障連連、減短機器壽命、機器耗材嚴重等。

    3.4耗材費用高

    CO2激光加工機運轉時，須要消耗氦氣和大量的氧氣，提高了激光加工成本，所以在投資購買機器時，須考慮該機器的氣體消耗量。另外操作技術的好壞、定期保養與否，也會影響到光學鏡片和高壓零部件等的消耗量，而這些部件售價都很高。目前CO2激光加工機數量增多，也促使一些消耗器材、光學組件和高壓零部件的價格降低.

    3.5特殊加工制程的開發

    CO2激光的切割應用，加工技術較單純，加工條件也較容易掌握，一般說來沒有工藝上的問題。但比較特殊的激光加工技術或加工材料如：焊接、硬面處理、立體加工和陶瓷加工等，加工業者必須先作熟悉加工的特殊工藝，掌握加工條件，以及自動進料﹑夾具等的配合，這并非一般業者能力所及，在這些問題未能充分掌握和解決之前，投資動則數百萬的激光設備，對大部分中小企業來說困難很大。而以前能夠協助業者作這方面技術開發的機構一直缺乏，影響了激光特種加工應用市場的開展。

    3.6工作環境不良

    CO2激光機器內有許多的光學和高壓零部件，是比較脆弱的機器，需要在良好工作環境中操作使用，否則容易污損而出現故障。但是傳統工廠有很多不重視工作環境的改善，空間小而雜亂、濕氣重、灰塵多、電源電壓不穩、冷卻水質差等，這些都會影響激光設備的使用效果和壽命。

4、工業CO2激光應用展望

    激光加工是未來材料加工應用發展的趨勢之一，而CO2激光加工一直占激光材料加工中最主要的地位，世界激光市場也以CO2激光機器為主力，約占全部的七成左右，每年以百分之十左右的速度增長。近幾年來，隨著國際和國內整體產業環境的改變，在產業水準提升、專業人員缺乏、自動化需求增加、產品附加價值和加工質量有待提高的壓力下，激光加工應用已逐漸被國內產業界接受并采用。由于起步較晚，短期內可維持較高的激光市場增長率，加工應用的市場潛力也很大。但產業界和工業CO2激光的使用者，仍然有許多問題需要去解決，尤其在相關技術人員的養成訓練和新的加工應用領域開拓這兩方面，更須下大力氣。激光激光的前景是廣闊的，激光加工手段的不斷進步必將帶來材料加工領域的一次革命。