憑借獨特的技術優(you) 勢,激光加工在高端智造領域正日益展現出強大的生命力和廣闊的應用前景。
激光加工技術再獲突破
被稱為(wei) “最快的刀”“最準的尺”“最亮的光”的激光,在高端智造加工領域又有了新突破。
日前,國內(nei) 知名激光器廠商創鑫激光基於(yu) “硬件同源”的全新技術解決(jue) 方案,推出了榮光與(yu) 鑫光兩(liang) 大係列產(chan) 品,並實現了多個(ge) 技術突破。
據介紹,“硬件同源”是指多個(ge) 設備或係統共享同一個(ge) 硬件資源或組件,這種設計可以簡化硬件設計、節省資源。
創鑫激光市場與(yu) 品牌負責人曾劍鋒認為(wei) ,激光加工目前仍有四大難題待解:一是激光加工的飛濺故障發生頻率較高,由此帶來了毛刺、切割麵不光滑、切不透或穿孔等問題;二是針對不同加工材料,激光設備需要調試各種參數,大大降低了加工效率;三是成熟激光切割操作員很難招聘,且人力成本普遍偏高;四是有些板材目前激光切割起來還是有些力不從(cong) 心,比如40mm以上的碳鋼還隻能用火焰切割,需要二次加工,耗時費力。
他說,當下激光加工領域出現的問題大多是因切割頭的“低噴嘴工藝”帶來的,且切割工藝難調的問題幾乎都是激光器與(yu) 切割頭光路和結構參數不匹配造成的。針對這個(ge) 問題,創鑫激光創新推出了“生發膏”技術,通過將噴嘴高度提升至10mm,使飛濺故障率降低了50%至80%,同時避免了切割頭撞板、磨嘴等問題。另外,配合創鑫激光的“激光絲(si) ”光路設計,新產(chan) 品將傳(chuan) 統2個(ge) 焦點擴展至9個(ge) 焦點,顯著提升了光刀的垂直性與(yu) 一致性,從(cong) 而實現了“一鍵切割”——用戶無需手動調節焦點、同心同軸等參數,直接調用係統內(nei) 置的200餘(yu) 種專(zhuan) 家級工藝參數庫,大幅降低了操作門檻。
值得關(guan) 注的是,特別針對船舶行業(ye) 的厚板切割難題,創鑫激光采用“數字光斑+多槍模型”技術,通過高能密度光束的薄板A模式與(yu) 階梯式能量輸出的厚板B模式,分別實現中薄板的高速切割與(yu) 厚板的高質量平整切割,完美替代了傳(chuan) 統火焰工藝。
走向更多高端智造領域
當下,憑借單色性、相幹性和平行性三大特點,激光加工已成為(wei) 國內(nei) 外激光應用中的主力,不僅(jin) 推動了傳(chuan) 統產(chan) 業(ye) 的升級改造,更在多個(ge) 高端智造領域展現了卓越性能。
在船舶製造領域,船體(ti) 板材零件傳(chuan) 統的下料方式主要有火焰切割、等離子切割、剪切加工以及激光切割幾種。相對於(yu) 激光切割,其他的切割方式在許多方麵存在不足,例如割縫寬、切割精度差,容易產(chan) 生有害氣體(ti) ,汙染環境等。而激光切割的船用鋼板,割縫質量好,切口麵垂直性好,表麵光滑,無需二次加工,可直接焊接,且熱變形小,曲線切割度高,有效降低了船舶鋼結構的加工成本。
汽車生產(chan) 製造則是激光加工技術應用最廣泛的領域之一。比如,在汽車樣機和小批量生產(chan) 中,三維激光切割機就得到了廣泛應用,這不僅(jin) 節省了傳(chuan) 統的樣板和工裝設備,還顯著縮短了生產(chan) 準備時間。此外,激光焊接已成為(wei) 汽車工業(ye) 中的標準工藝,一些汽車公司就采用了激光技術來焊接車身麵板,成功地將不同厚度和塗敷表麵的金屬板連接在一起,再進行衝(chong) 壓成型。
不僅(jin) 如此,激光熱處理在汽車工業(ye) 中同樣有著廣泛的應用,例如對缸套、曲軸、活塞環、換向器以及齒輪等零部件的熱處理。在一些汽車工業(ye) 發達國家,激光加工技術與(yu) 計算機數控技術和柔性製造技術相結合,進一步衍生出了激光快速成型技術。這項技術不僅(jin) 能夠快速製造出精確的模型,還能夠直接通過金屬粉末的熔融來製造金屬模具,極大地拓展了激光加工技術的應用範圍。
在航空航天領域,激光技術則主要用於(yu) 特種航空材料的切割,如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不鏽鋼、氧化鈹、複合材料、塑料、陶瓷及石英等。隨著航空事業(ye) 的快速發展,鎢合金、鈦合金等特殊材料的激光切割工藝已成為(wei) 航天事業(ye) 的重要研究方向之一。
顯然,作為(wei) 當今製造業(ye) 中的一項關(guan) 鍵技術,激光加工技術正日益展現出其強大的生命力和廣闊的應用前景。
還需技術創新打破“同質化”
當激光技術在工業(ye) 加工領域展現獨特魅力的同時,不少激光設備廠商卻卷入了所謂的“功率至上”“價(jia) 格為(wei) 王”的同質化競爭(zheng) 中。
曾劍鋒說,數據顯示,2023年激光切割成套設備銷售量突破11萬(wan) 台,但超半數產(chan) 能均擁擠在中低端市場,重壓下持續的價(jia) 格競爭(zheng) 更是讓行業(ye) 的毛利率跌破3%。導致這一現象的主要原因,是部分企業(ye) 陷入了“創新者的窘境”(即過於(yu) 依賴現有的技術和需求,無法有效應對市場變化)。
以船舶製造業(ye) 為(wei) 例,全球造船業(ye) 三大指標(造船完工量、新接訂單量、手持訂單量)連續15年穩居世界第一的中國,每年需處理數以百萬(wan) 噸計的鋼材,主要以中厚板為(wei) 主。然而,在“高功率激光切割設備在工業(ye) 製造領域滲透率進一步提升的情形下,厚板市場的滲透率卻仍遠低於(yu) 薄板市場”,這說明,大多數企業(ye) 仍在複刻“功率即效率、價(jia) 低即訂單”的舊模式,而船舶、海工裝備等高端領域的需求缺口卻被紮堆進入粗放式下料市場的企業(ye) 置若罔聞。
業(ye) 界普遍認為(wei) ,激光加工產(chan) 業(ye) 的出路,在於(yu) 技術創新。
前不久,以光纖激光器及其配套解決(jue) 方案為(wei) 主營業(ye) 務的GW光惠激光,就憑借革命性的主動式空調直冷技術(AAC技術),重新定義(yi) 了激光設備的性能邊界,不僅(jin) 讓萬(wan) 瓦級的連續光纖激光器不再隻有水冷製冷這一種製冷方式,還將其散熱技術帶上了一個(ge) 更高的台階。
另一家激光器廠商大族激光則瞄準了“AI+激光應用”賽道,加大了研發力度,以實現激光製造自動化無人值守的智能生產(chan) 模式。
曾劍鋒說,創鑫激光的角色也在變化,從(cong) “設備供應商”轉向“製造能力賦能者”:一方麵,協助客戶加速進入高端市場實現價(jia) 值閉環;另一方麵,為(wei) 激光加工行業(ye) 開辟新增長點。
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