压力容器

光惠洞察零锥度切割,万瓦激光交付新标

发布时间:2023/3/31 2:19:20   

年激光器行业呈现出了万瓦激光器加速普及的趋势,万瓦激光快速以替代者身份打入厚板切割市场,光惠激光(GW)亦是此场万瓦激光器普及的深度推动者。近日,光惠激光协同立为激光前往徐州睢宁县徐工集团的配套厂商—江苏新优机械公司,实地探访激光万瓦切割加工厂的使用情况。该公司拥有最新的制造加工厂房,主要面向建筑工程、轨道交通、农业机械、零部件加工等行业客户,提供包括道路机动车辆、精密板材件、金属结构零部件和汽车制造等加工和服务。

光惠认为,千瓦到万瓦不仅仅是激光器功率的提升或模块的堆叠,更重要的是光束能量做到了一个新的阶段,必将带来终端应用工艺和产品格局的变革,主要表现在:加工速度的大幅提升、加工质量的大幅提升,归纳起来就是加工效率的革命性变化。在客户现场,不可思议的一幕发生了——用光惠激光产品切割出的工件双边锥度仅有13丝,接近“零锥度”!下游市场的破局方向就是利用万瓦激光替代传统等离子加工,进一步打开万瓦激光在厚板切割领域的应用市场,“零锥度”就是替代指标之一。目前国产万瓦激光的相关技术指标已经全面看齐国外知名企业,在国内市场高端领域开启进口替代走出了关键的一大步,光惠激光的5M系列万瓦nm激光器出货量位列行业前茅。

拥有多项“传统艺能”的5M系列万瓦多模激光器是怎么技压“群芳”、获得终端客户青睐的?其实,中厚板切割难点也比较多,除了激光器稳定性、解决切割效率外,切割质量的指标就有好几项,一般满足市场需求的有这么几项:切缝宽度、切面光洁度、切面锥度、热影响区、留边与共边等,其中切面“零锥度”是万瓦激光器交付追求的新标准。GW畅销的5M-12Kw~20Kw激光器不仅保证了切割后的各项质量指标、切面光洁度高,还能实现切割“零锥度”,这样高质量的切割工艺,GW是怎么做到的呢?

双方探讨激光切割工艺

一、什么是切面锥度?

“锥度”是指切面的倾斜度,零锥度就要保证切面垂直、平整无倾斜,我们用公式

L1-L2

(即切面和其平行面间的上下两边长度差的绝对值)来计算切面的锥度(用丝作为单位尺寸,1丝=0.01mm);对切面锥度的影响有很多方面的因素,比如切割方向和速度、焦点位置和焦距、喷嘴特性、工件是否放置平整等,当然要追求这个切割质量指标,前提条件是采用高功率万瓦激光切割技术。

在高功率万瓦激光应用普及之前,加工碳钢中厚板通常用火焰切割、等离子切割、高压水切割等传统工艺,万瓦激光器问世后,逐步增加了切割各种厚板材的可能性,切割厚度从以前的25mm逐渐突破30mm、40mm、50mm,甚至更厚。随着激光技术不断成熟,切割速度更快、加工精度更高、切割效果更好的激光切割设备逐步开始赢得市场认可,最初激光切割碳钢中厚板采用的是大喷嘴氧气切割,这种工艺切割断面为磨砂面,切割速度较慢,所切工件锥度也较大。

光惠激光器与其他友商激光器切割效果对比图

二、如何实现高亮度、“零锥度”切割?

调整设备参数:①小喷嘴:小口径合适的喷嘴,1.0mm~2.0mm之间;②高功率:功率越高,能够切割的碳钢亮面极限厚度越大,效率也会明显提升;③控制气压:大部分在0.6~1.2Bar之间。传统低功率大喷嘴切割工艺双边锥度为0.4mm~1mm,万瓦高功率小喷嘴切割双边锥度0.2mm。

匹配功率合适的激光器:光惠激光5M系列万瓦级多模组12KW和20KW高功率光纤激光器,采用nm泵浦技术,电光转换效率大于42%,显著降低用电成本;自主知识产权的HBF技术(高亮度平顶模输出),具备卓越的厚板切割焊接性能。它的应用主要特点:一是实现垂直切割“零”锥度、二是技术兼容度高、转换效率高、三是切割面平整、亮度高。

光惠激光5M系列12KW光纤激光器

正在工作的GW5M系列20KW光纤激光器

在终端客户现场,我们分别看到了光惠激光5M-12KW和20KW激光器的切割效果,与运用其他友商的激光器切割出来的工件比较,它的切面垂直度(接近零锥度)和平整度优势很明显;从切割效果来看,光惠万瓦激光器进行切割工作时,可有效改善切割锥度,我们仅以光惠5M-20KW光纤激光器切割30mm厚度碳钢举例,光惠激光器产品对比友商产品切面双边锥度如下:

三、实现“零锥度”的杀手锏—高亮平顶(HBF)技术

高亮度平顶模分布(HBF)技术,其全称为High-BrightnessFlat-top,激光器发出的光斑内能量是呈高斯型分布的。什么是高斯型:光的分布为一个圆斑,中心处能量最强,向边缘方向能量逐渐减弱,就像刀具刃口的锋利程度。如图所示:

高斯光束和平顶光束能量分布图

实际上,能够有效利用的能量只有光斑大小,高斯光束能量的利用率是较低的,会产生过剩能量,光惠激光采用HBF技术,输出的光束拥有平坦的能量分布,大大提高了能量利用率。针对切割厚金属板材,获得更光滑更亮的切割面,光滑的切面方便客户后续加工,锥度能够控制在双边0.2mm以下。

结语

光惠合作伙伴立为激光销售负责人王宁光表示:从去年到今年,面对战战兢兢的经济大环境,机械加工制造行业仍稳定发展,万瓦市场出现风口,这些行业正是超高功率激光设备可以进入且必须进入的重要市场;去年乃至今年绝大多数的万瓦都堆积在钣金加工群体,还是困顿于中厚板材加工行业,但是可见的市场丰富需求驱动万瓦激光器向矿山机械、船舶制造、压力容器等行业拓展,进一步打开万瓦激光在厚板切割市场的应用,“零锥度”有个最直接的好处就是激光切割厚板一步到位顺便替代铣床作用。

光惠激光通过较强的技术积累、丰富的万瓦激光器产品线,全局考虑应用条件,有幸乘着万瓦快速普及的东风,在前两年积累的客户基础上,进一步提升万瓦激光器的产品性能和可靠性,重新定义“零锥度”交付新标准,进一步为制造业升级赋能。



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