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解決方案

萬瓦三問,銳科激光一次解答!

來源:銳科激光2022-07-15 我要評論(0 )   

據fun88官网平台產(chan) 業(ye) 發展報告顯示,在國內(nei) 光纖激光器市場中,隨著國產(chan) 光纖激光器功率和性能逐步提高,在出貨數量方麵,國產(chan) 常規中低功率段光纖激光器整體(ti) 出貨量已超過國外同...

據fun88官网平台產(chan) 業(ye) 發展報告顯示,在國內(nei) 光纖激光器市場中,隨著國產(chan) 光纖激光器功率和性能逐步提高,在出貨數量方麵,國產(chan) 常規中低功率段光纖激光器整體(ti) 出貨量已超過國外同功率段產(chan) 品,真正實現了進口替代。 國產(chan) 常規10 kW以上超高功率段光纖激光器整體(ti) 出貨量已接近國外同功率段產(chan) 品。這表明國產(chan) 光纖激光器隨著自主研發實力的不斷增強正逐步被國內(nei) 市場接受。同時隨著工業(ye) 市場對激光器產(chan) 品的加工要求越來越高,高功率萬(wan) 瓦激光器的需求量逐年提升已成為(wei) 大勢所趨,而麵對國內(nei) 市場品類繁多的萬(wan) 瓦激光器,如何挑選適合自己的設備,客戶存在很多困惑。

2018-2021E年我國光纖激光器出貨情況(單位:台)

一、

關(guan) 於(yu) 光纖激光器選擇的

幾點常見困惑

困惑1:功率越高,加工效率就越高嗎?

近些年,高功率在激光加工行業(ye) 的確越來越受歡迎。以銳科激光為(wei) 例,去年萬(wan) 瓦以上激光器產(chan) 品銷售已超過2380台(曆史累計達3200台),較2020年增長達到243%,數量更是遠超國內(nei) 其他友商;從(cong) 功率來看,銳科激光的連續光纖激光器產(chan) 品已達100 kW之高,開創了國內(nei) 先河。

那麽(me) 是不是功率越高,就代表激光器產(chan) 品加工效率越高? 實際並非如此,這取決(jue) 於(yu) 激光器的核心器件(有源光纖、泵浦源、高功率合束器等)的配置和客戶實際加工板材的類型及厚度。首先,激光器的核心器件配置一定程度地影響激光器的加工效率,更先進的核心器件及其匹配性可以實現加工效率高於(yu) 同功率其他品牌的激光器。其次,要根據客戶加工板材的種類及厚度去進行衡量,同時在不同的應用中如焊接、熔覆等,決(jue) 定其加工效率的因素更多。因此,單一隻看功率則無法進行加工效率的對比。

那麽(me) ,我們(men) 來看一下銳科激光12 kW、20 kW、30 kW切割不同厚度的碳鋼的工藝效果的對比情況。

多模組30 kW、多模組20 kW及多模組12 kW切割碳鋼進行工藝實測(表格中未標注輔助氣體(ti) 的為(wei) 空氣)

從(cong) 表中可以看出,30 kW輔助空氣切割10 mm厚度的碳鋼相較20 kW效率提升了25%,效率相較雖有提升,但優(you) 勢並不非常明顯,而在切割25 mm厚度的碳鋼優(you) 勢明顯,30 kW的效率相較20 kW (輔助氧氣)提升114.3%。

產(chan) 品應用案例

因此,從(cong) 實際應用來看,客戶要依據自身加工板材的類型及厚度選擇最適合自己的高功率產(chan) 品。若客戶加工板材多以薄板為(wei) 主,則可選配萬(wan) 瓦級別中能夠最大程度滿足自身所需加工效率的產(chan) 品,若加工板材中厚板居多或加工量大,則可選配功率更高的萬(wan) 瓦級激光器產(chan) 品。不少客戶因為(wei) 加工量非常大,也會(hui) 選擇配置銳科激光30 kW激光器的設備,正是看重其可以兼顧對薄、中、厚板的切割速度、斷麵質量等綜合需求,尤其是在空氣切割中厚板方麵優(you) 勢明顯,使得工廠的加工效率大幅提升,進而減少整體(ti) 運營成本,更快獲得收益回報。

困惑2:同一功率下,纖芯越小越好嗎?

眾(zhong) 所周知,高功率和高亮度是當前激光技術突破的方向。 某些激光器廠商引導“小纖芯就代表高亮度”這個(ge) 觀點,讓客戶在選擇上誤以為(wei) 纖芯越小就代表激光器更厲害。其實這是一個(ge) 誤區。

高亮度激光器和光束參數積BPP值緊密相關(guan) ,BPP=ω₀*θʀ, ω₀是光束的束腰半徑, θʀ是激光束的遠場發散角。BPP值越低,光束質量就越好。亮度定義(yi) 為(wei) 單位麵積、單位立體(ti) 角內(nei) 的功率,亮度Br=P/(π*BPP) ²。達到高亮度的前提條件有兩(liang) 項,一是提升激光器功率,二是提高光束質量,兩(liang) 者單一提升或共同提升都可以帶來激光器亮度提升,功率提升辦法固然較多,但光束質量提升不等同於(yu) 采用更小芯徑的光纖就能達到。 因為(wei) 纖芯直徑不能等同於(yu) 束腰直徑,縮小纖芯的同時必須要不增大光束遠場發散角,才能降低BPP值,達到更好的光束質量。

BPP=ω₀*θʀ, ω₀束腰半徑, θʀ遠場發散角

在超高功率光纖激光器應用場景中,客戶需求的是效益的提升,具體(ti) 可以從(cong) 兩(liang) 個(ge) 方麵實現:一是光纖激光器電光轉換效率的提升,達到省電更省錢的目的;二是綜合加工效益的提升,達到提效更掙錢的目的。激光加工是一個(ge) 係統工程,隻有做到機床、係統、氣路、加工頭、激光源、板材以及加工工藝多維匹配、相輔相成,才能真正提高係統的利用率,創造最優(you) 收益。 而銳科激光萬(wan) 瓦係列光纖激光器電光轉化效率高達40%以上,且較大程度地對發散角進行優(you) 化,使之能夠較好地匹配市場所有品牌不同光學配置的切割頭及係統,從(cong) 而更好地兼顧客戶對薄、中、厚板的切割需求。

困惑3:同一功率下,單模組、多模組如何選擇?

光纖激光器的模塊組成分為(wei) 單模組和多模組兩(liang) 種,在切割應用中,聚焦光斑對切割出的質量有很大影響,單模組萬(wan) 瓦激光器采用單纖放大達到萬(wan) 瓦級別,光束為(wei) 近高斯分布,能量比較集中,一般采用模式轉換方式實現光束勻化效果,其效果受器件一致性影響波動較大。多模組萬(wan) 瓦激光器一般采用多個(ge) 2000~6000 W光模塊合束而來,實現了多光束的疊加,天然的形成勻化效果,一致性較好。

單模組和多模組萬(wan) 瓦光纖激光器光束圖對比

(上2為(wei) 單模組,下2為(wei) 多模組)

單模組萬(wan) 瓦激光器的優(you) 勢在中薄板切割速度,以銳科單模組12000和多模組12000激光器進行對比,在20 mm以下不同厚度的不鏽鋼輔助氮氣或空氣切割條件下,單模組12000切割效率優(you) 於(yu) 多模組12000光纖激光器。

單模組12000 W和多模組12000 W切割不鏽鋼工藝實測數據效果對比

多模組萬(wan) 瓦激光器在光束勻化效果上更好,使得厚板切割質量上優(you) 勢更為(wei) 明顯。有的客戶對加工斷麵的要求非常高,因此他們(men) 仍然會(hui) 首選多模組光纖激光器。

總而言之,單模組和多模組並不能進行單純的對比,它們(men) 都是光纖激光器的一項配置,就好比一輛車,轎車適合公路,越野適合山地,但是轎車也能跑山地,越野也能跑公路,所以光纖激光器到底選多模還是單模要看客戶實際的加工需求。

12000 W單模組切割6 mm碳鋼效果

12000 W多模組切割30 mm碳鋼效果

此外,為(wei) 了滿足不同公司個(ge) 性化應用需求,同種功率下銳科激光可提供更多選擇。以12 kW為(wei) 例,銳科激光生產(chan) 製造單模組連續光纖激光器12000S、多模組連續光纖激光器12000TZ、12000TC等多種同功率的光纖激光器,而且同一類型的激光器還可定製匹配不同的纖芯,可最大程度地滿足客戶的需求。

二、

如何挑選合適的

萬(wan) 瓦激光器產(chan) 品?

產(chan) 品的選擇需建立在市場應用需求上,對於(yu) 廣大用戶企業(ye) 來說,根據具體(ti) 應用場景需求來選擇性價(jia) 比高的激光器才是王道。客戶可以從(cong)  加工需求、成本需求和服務需求三個(ge) 方麵去綜合衡量。

首先,在加工需求方麵,不同用戶對板材的切割厚度、速度、加工效率的需求不同。因此在選配激光器產(chan) 品時,需結合日常工廠切割板材及厚度等實際加工需求量較多的情況進行考量。

其次,在最大化滿足當前加工需求現狀的情況下,產(chan) 品的使用成本也是一大衡量因素。激光器的使用成本可以從(cong) 產(chan) 品的電光轉化效率、停機成本、購買(mai) 價(jia) 格等因素多方麵綜合對比。

最後,激光器屬於(yu) 高單價(jia) 的大宗商品,使用年限較長,拋開產(chan) 品的性能參數(光束質量、電光轉化效率、穩定性等)、板材切割需求等因素。用戶還需重點考慮產(chan) 品的質保和售後問題,而從(cong) 這個(ge) 角度看,優(you) 選激光器大品牌是一個(ge) 較好的選擇。


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