2021年激光器行業(yè)呈現(xiàn)出了萬瓦激光器加速普及的趨勢，萬瓦激光快速以替代者身份打入厚板切割市場，光惠激光（GW）亦是此場萬瓦激光器普及的深度推動者。近日，光惠激光協(xié)同立為激光前往徐州睢寧縣徐工集團的配套廠商—江蘇新優(yōu)機械公司，實地探訪激光萬瓦切割加工廠的使用情況。該公司擁有最新的制造加工廠房，主要面向建筑工程、軌道交通、農(nóng)業(yè)機械、零部件加工等行業(yè)客戶，提供包括道路機動車輛、精密板材件、金屬結(jié)構(gòu)零部件和汽車制造等加工和服務。

光惠認為，千瓦到萬瓦不僅僅是激光器功率的提升或模塊的堆疊，更重要的是光束能量做到了一個新的階段，必將帶來終端應用工藝和產(chǎn)品格局的變革，主要表現(xiàn)在：加工速度的大幅提升、加工質(zhì)量的大幅提升，歸納起來就是加工效率的革命性變化。在客戶現(xiàn)場，不可思議的一幕發(fā)生了——用光惠激光產(chǎn)品切割出的工件雙邊錐度僅有13絲，接近“零錐度”！下游市場的破局方向就是利用萬瓦激光替代傳統(tǒng)等離子加工，進一步打開萬瓦激光在厚板切割領域的應用市場，“零錐度”就是替代指標之一。目前國產(chǎn)萬瓦激光的相關技術(shù)指標已經(jīng)全面看齊國外知名企業(yè)，在國內(nèi)市場高端領域開啟進口替代走出了關鍵的一大步，光惠激光的5M系列萬瓦976nm激光器出貨量位列行業(yè)前茅。

擁有多項“傳統(tǒng)藝能”的5M系列萬瓦多模激光器是怎么技壓“群芳”、獲得終端客戶青睞的？其實，中厚板切割難點也比較多，除了激光器穩(wěn)定性、解決切割效率外，切割質(zhì)量的指標就有好幾項，一般滿足市場需求的有這么幾項：切縫寬度、切面光潔度、切面錐度、熱影響區(qū)、留邊與共邊等，其中切面“零錐度”是萬瓦激光器交付追求的新標準。GW暢銷的5M-12Kw~20Kw激光器不僅保證了切割后的各項質(zhì)量指標、切面光潔度高，還能實現(xiàn)切割“零錐度”，這樣高質(zhì)量的切割工藝，GW是怎么做到的呢？

雙方探討激光切割工藝

一、什么是切面錐度？

“錐度”是指切面的傾斜度，零錐度就要保證切面垂直、平整無傾斜，我們用公式|L1-L2|（即切面和其平行面間的上下兩邊長度差的絕對值）來計算切面的錐度（用絲作為單位尺寸，1絲=0.01mm）；對切面錐度的影響有很多方面的因素，比如切割方向和速度、焦點位置和焦距、噴嘴特性、工件是否放置平整等，當然要追求這個切割質(zhì)量指標，前提條件是采用高功率萬瓦激光切割技術(shù)。

在高功率萬瓦激光應用普及之前，加工碳鋼中厚板通常用火焰切割、等離子切割、高壓水切割等傳統(tǒng)工藝，萬瓦激光器問世后，逐步增加了切割各種厚板材的可能性，切割厚度從以前的25mm逐漸突破30mm、40mm、50mm，甚至更厚。隨著激光技術(shù)不斷成熟，切割速度更快、加工精度更高、切割效果更好的激光切割設備逐步開始贏得市場認可，最初激光切割碳鋼中厚板采用的是大噴嘴氧氣切割，這種工藝切割斷面為磨砂面，切割速度較慢，所切工件錐度也較大。

光惠激光器與其他友商激光器切割效果對比圖

二、如何實現(xiàn)高亮度、“零錐度”切割？

調(diào)整設備參數(shù)：①小噴嘴：小口徑合適的噴嘴，1.0mm~2.0mm之間；②高功率：功率越高，能夠切割的碳鋼亮面極限厚度越大，效率也會明顯提升；③控制氣壓：大部分在0.6~1.2Bar之間。傳統(tǒng)低功率大噴嘴切割工藝雙邊錐度為0.4mm~1mm，萬瓦高功率小噴嘴切割雙邊錐度<0.2mm。

匹配功率合適的激光器：光惠激光5M系列萬瓦級多模組12KW和20KW高功率光纖激光器，采用976nm泵浦技術(shù)，電光轉(zhuǎn)換效率大于42%，顯著降低用電成本；自主知識產(chǎn)權(quán)的HBF技術(shù)（高亮度平頂模輸出），具備卓越的厚板切割焊接性能。它的應用主要特點：一是實現(xiàn)垂直切割“零”錐度、二是技術(shù)兼容度高、轉(zhuǎn)換效率高、三是切割面平整、亮度高。

光惠激光5M系列12KW光纖激光器

正在工作的GW 5M系列20KW光纖激光器

在終端客戶現(xiàn)場，我們分別看到了光惠激光5M-12KW和20KW激光器的切割效果，與運用其他友商的激光器切割出來的工件比較，它的切面垂直度（接近零錐度）和平整度優(yōu)勢很明顯；從切割效果來看，光惠萬瓦激光器進行切割工作時，可有效改善切割錐度，我們僅以光惠5M-20KW光纖激光器切割30mm厚度碳鋼舉例，光惠激光器產(chǎn)品對比友商產(chǎn)品切面雙邊錐度如下：

三、實現(xiàn)“零錐度”的殺手锏：

高亮平頂（HBF）技術(shù)

高亮度平頂模分布（HBF）技術(shù)，其全稱為High-Brightness Flat-top，激光器發(fā)出的光斑內(nèi)能量是呈高斯型分布的。什么是高斯型：光的分布為一個圓斑，中心處能量最強，向邊緣方向能量逐漸減弱，就像刀具刃口的鋒利程度。如圖所示：

高斯光束和平頂光束能量分布圖

實際上，能夠有效利用的能量只有光斑大小，高斯光束能量的利用率是較低的，會產(chǎn)生過剩能量，光惠激光采用HBF技術(shù)，輸出的光束擁有平坦的能量分布，大大提高了能量利用率。針對切割厚金屬板材，獲得更光滑更亮的切割面，光滑的切面方便客戶后續(xù)加工，錐度能夠控制在雙邊0.2mm以下。

結(jié) 語

光惠合作伙伴立為激光銷售負責人王寧光表示：從去年到今年，面對戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢的經(jīng)濟大環(huán)境，機械加工制造行業(yè)仍穩(wěn)定發(fā)展，萬瓦市場出現(xiàn)風口，這些行業(yè)正是超高功率激光設備可以進入且必須進入的重要市場；去年乃至今年絕大多數(shù)的萬瓦都堆積在鈑金加工群體，還是困頓于中厚板材加工行業(yè)，但是可見的市場豐富需求驅(qū)動萬瓦激光器向礦山機械、船舶制造、壓力容器等行業(yè)拓展，進一步打開萬瓦激光在厚板切割市場的應用，“零錐度”有個最直接的好處就是激光切割厚板一步到位順便替代銑床作用。

光惠激光通過較強的技術(shù)積累、豐富的萬瓦激光器產(chǎn)品線，全局考慮應用條件，有幸乘著萬瓦快速普及的東風，在前兩年積累的客戶基礎上，進一步提升萬瓦激光器的產(chǎn)品性能和可靠性，重新定義“零錐度”交付新標準，進一步為制造業(yè)升級賦能。

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