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关于低成本光纤切割

越来越多用户使用光纤激光器

IPG光纤激光器凭借其体积紧凑、免维护及高光束质量的突出优势,打动了很多原本未打算购买激光器的终端用户。而这些激光器一经使用,客户就体验到了光纤激光器在极少维护条件下更好的性能和更低的成本。

正如俄亥俄州的WayneTrial营销部副总裁Bob Lewinski所说:”光纤激光器就像汽车引擎盖下的发动机,你多长时间才需要打开引擎盖一次呢?事实是你几乎不需要。简便容易一一这就是人们钟爱它的原因。”从未想要使用光纤激光器的客户现在也可以使用,光纤激光器使客户能够将精力集中于最终产品而无需担心激光器自身。

5至10年前,一些客户因为要负担激光系统的全部费用,最终放弃购买激光器,美国威斯康辛州的Preco金属是市场销售副总裁David Krattley说。“如果他们需要1台10 kW的CO2激光器,就要专门留出足够大的空间和1台大型水冷以保证激光器正常运行。这一过程还需要用昂贵的氦气作为保护气体,因此降低了投资回报却提高了单位时间成本。对于一些公司来说这不经济,”他提示。

“然而,使用光纤激光器就可以节省用占地面积和电费,进行更快地加工,使用更少的辅助气体,所有这些使销售整个激光系统的更为容易,”Krattley说起了光纤激光器的诸多优势。

光纤激光器效率高、能够切割包括铝、铜和黄铜在内的各种材料,位于马萨诸塞州的IPG光子公司工业市场副总裁Bill Shiner提示。IPG为Wayne Trial以及Preco提供为终端用户使用的不同系统所需集成的激光器。

“我们的客户发现IPG激光器非常使用。正如我们对他们宣称的那样,与其他激光器相比,光纤激光器的维修率几乎为零。它们易于集成,而且具有极高的可靠性,”Lewinski说。

 




光束质量好

“Preco已有30多年的历史。过去5年来,随着高功率光纤激光器的不断使用,它真正改变了我们某些应用的加工方式,“Krattley表示。“比如,过去我们用CO2激光器进行热处理,就必须要将表面涂黑,还要用更高功率的激光器,而现在只需用体积仅有CO2激光器一半大、功率更低的光纤激光器,而且无需涂漆。

我们应用了几款高功率光纤激光器,包括4 kW, 6 kW和10 kW的设备来进行焊接、熔覆和热处理。同时,我们还有单模低功率激光器以用于切割和精密焊接。IPG的10 kW和6 kW激光器拥有极好的光束质量,这使我们实现了很多五年前不能实现的应用。我们之所以选择IPG光纤激光器,是因为它们具有的灵活性、良好的特性和光束质量。”

Preco不仅在系统里集成了IPG激光器,还在其代工车间和实验室使用了6台IPG激光器。借助实验室的IPG激光器,Preco能够为潜在客户提供样件加工和性能测试服务。用测试数据Preco能帮助客户预测投资回报。例如,“我可以告诉客户,‘采购这台设备的成本是多少,加工零件需要多久,以及它如何能够实现你所期望的质量。”



快速切割薄片

当WayneTrial获得新的交货订单,还要使用25台IPG激光器。公司已经为客户集成了许多台“激光器”,“但最近5年,Wayne Trial用得最多的就是IPG的光纤激光器,”Lewinski提示。“价格,性能,体积,运行成本和免维护——当你看到所有这些优势,你就会问,‘为什么不买台光纤激光器?’”

Lewinski说,WayneTrial公司正在开发用于切割薄铝片、铜片及其他材料的多种系统。IPG 2 kW单模激光器能够实现之前所不能实现的高速、高精准度的各种切割应用。

Wayne Trail专业客户用IPG单模激光器“实现了在薄片或极薄片和涂层片上的快速加工,达到甚至超越了传统的送料冲压技艺,”Lewinski表示。

当一家公司使用冲床生产薄膜产品,“需要大量成本和许多与制造、运营由特殊材料,例如碳化物制成的超高耐受精密工具相关的维护,因为你需要能够切割超薄材料的精密工具,”Lewinski说。除此之外,冲模毁坏有很大的风险,而且设备通常需要很大的占地面积,Lewinski提示。

相比之下,适合高速切割的单模激光器具有近乎完美的光束质量和足够的功率,配有检流计和高功率切割头,基本无需其他工具即可按照终端客户设定的程序灵活地实现切割解决方案。

“你只需使用加工零件的简单夹具,”Lewinski说到。“全部程序控制,无需模具。整套设备只需更小的占地面积,却具有相当于多条冲压线的生产能力。”

实际上,光纤激光器创下薄板材料切割速度的记录, Shiner说。“我们发现相同功率的光纤激光器切割速度是CO2激光器的3-5倍。厚度增加到25 mm时,光纤激光器的切割速度可以与CO2 激光器的切割速度一致。”

未利用的能量转化为热能。传统高功率激光器需要大型水冷系统或水冷机保持操作温度恒定。水冷机很大并且需要独立电源。

“电光转换效率为8%的激光器,会有92%的电能转化为热量。而对于光纤激光器而言,电光转化率甚至可以达到45%,只有55%-65%的电能会转为热量。尽管听起来依旧不是一个小数字,但已经节省了很大一笔水冷设备采购及其运营成本,”Lewinski表示。

 




多种应用

功率从5 W到50 kW的光纤激光器能进行多种金属加工材料处理。因而光纤激光器在激光技术制造领域的市场份额快速增长, Shiner表示。典型的例子莫过于汽车行业,激光器用于切焊高强钢,远程焊接座椅组件,以及在新能源汽车电池生产中的各种应用,他表示。

“Preco拥有我们服务的混合细分市场,”Krattley说。Lewinski表示。“我们从事从微加工到汽车或重型设备的各种生意。”

Lewinski也认为光纤激光器是一种非常灵活的工具。“我们有几乎各种行业,从核能、太阳能、风能到航空航天、汽车制造、家电的新老客户。”考虑设备的资金投入而寻求更好的性能是很正常的事,Lewinski表示。“你若想为投资获得更好的回报,那么当集成了IPG光纤激光器的Wayne Trial的激光系统提供更好的性能,更轻的重量和比其他类激光器更小的体积时,你还有什么理由拒绝呢?”



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