La scelta dei laser in fibra ad alta potenza: Una guida completa

Secondo il China Laser Industry Development Report, il mercato nazionale dei laser in fibra ha registrato un costante aumento della potenza e delle prestazioni dei laser in fibra prodotti localmente. In termini di volume di spedizioni, i laser in fibra standard nazionali di media e bassa potenza hanno superato le loro controparti straniere, sostituendo di fatto le importazioni.

Anche i laser a fibra standard nazionali con potenza ultraelevata superiore a 10 kW si stanno avvicinando al volume di spedizioni dei prodotti stranieri della stessa gamma di potenza. Ciò indica che i laser in fibra di produzione nazionale vengono gradualmente accettati dal mercato nazionale, grazie al continuo rafforzamento delle loro capacità di ricerca e sviluppo indipendenti.

Poiché i requisiti di lavorazione dei prodotti laser nel mercato industriale diventano sempre più esigenti, la domanda di laser ad alta potenza è in aumento. Tuttavia, con una moltitudine di opzioni laser da kilowatt disponibili sul mercato nazionale, i clienti si trovano spesso confusi su quale sia l'apparecchiatura più adatta alle loro esigenze.

1. Errori comuni sulla selezione del laser a fibra

Equivoco 1: Una maggiore potenza significa una maggiore efficienza di elaborazione?

Negli ultimi anni, l'alta potenza è diventata sempre più popolare nella lavorazione laser industria. Raycus Il laser ne è un esempio. L'anno scorso, le vendite di laser con potenza superiore a 10 kW hanno superato le 2380 unità (con un totale storico che ha raggiunto le 3200 unità), con un aumento di 243% rispetto al 2020, superando di gran lunga gli altri concorrenti nazionali. In termini di potenza, i prodotti laser a fibra continua di Raycus Laser hanno raggiunto i 100 kW, una novità assoluta nel Paese.

Ma una maggiore potenza si traduce necessariamente in una maggiore efficienza di lavorazione dei prodotti laser? La risposta è: non necessariamente. Ciò dipende dalla configurazione dei componenti principali del laser (fibra attiva, sorgente di pompa, combinatore ad alta potenza, ecc. lamiera il cliente sta elaborando. In primo luogo, la configurazione dei componenti principali del laser influisce notevolmente sulla sua efficienza di lavorazione.

I componenti centrali più avanzati e il loro abbinamento possono garantire un'efficienza di elaborazione superiore a quella di altre marche di laser della stessa potenza.

In secondo luogo, occorre considerare il tipo e lo spessore della lamiera lavorata dal cliente, nonché le diverse applicazioni come la saldatura e la sovrapposizione, che possono ulteriormente influenzare l'efficienza di lavorazione. Pertanto, il semplice confronto della potenza non fornisce una misura dell'efficienza di lavorazione.

Vediamo come si comportano i laser Raycus da 12 kW, 20 kW e 30 kW nel taglio di diversi spessori di acciaio al carbonio.

La tabella mostra che un laser da 30 kW che taglia acciaio al carbonio di 10 mm di spessore con l'assistenza dell'aria è 25% più efficiente di un laser da 20 kW. Sebbene vi sia un aumento dell'efficienza, il vantaggio non è molto significativo. Tuttavia, nel taglio di acciaio al carbonio di 25 mm di spessore, il vantaggio è evidente: il laser da 30 kW è più efficiente di 114,3% rispetto al laser da 20 kW (con assistenza ad ossigeno).

Pertanto, nelle applicazioni pratiche, i clienti dovrebbero scegliere il prodotto ad alta potenza più adatto al tipo e allo spessore della lamiera che stanno lavorando. Se un cliente lavora principalmente lamiere sottili, dovrebbe scegliere un prodotto di livello kilowatt che soddisfi al meglio le sue esigenze di efficienza di lavorazione.

Se si lavorano molte lastre spesse o si ha un volume di lavoro elevato, si dovrebbe optare per un laser a livello di kilowatt di potenza superiore.

Molti clienti scelgono di equipaggiare le loro macchine con un laser Raycus da 30 kW a causa dell'elevato carico di lavoro. Ne apprezzano la capacità di gestire lamiere sottili, medie e spesse, la velocità di taglio, la qualità della sezione trasversale e altri requisiti completi.

Soprattutto quando si tagliano lamiere di medio e grosso spessore con l'aria, i vantaggi sono evidenti, aumentando significativamente l'efficienza di lavorazione della fabbrica, riducendo i costi operativi complessivi e ottenendo un più rapido ritorno sull'investimento.

Equivoco 2: Un nucleo di fibra più piccolo è migliore allo stesso livello di potenza?

È risaputo che una maggiore potenza e una maggiore luminosità sono gli attuali punti di forza della tecnologia laser. Alcuni produttori di laser hanno diffuso la convinzione che un nucleo di fibra più piccolo significhi maggiore luminosità, inducendo i clienti a credere erroneamente che più piccolo è il nucleo di fibra, più potente è il laser. Si tratta tuttavia di un'idea sbagliata.

La luminosità dei laser è strettamente correlata al Prodotto Parametrico del Fascio (BPP), calcolato come BPP=ω₀θʀ, dove ω₀ è il raggio della vita del fascio e θʀ è l'angolo di divergenza in campo lontano del fascio laser. Un valore di BPP più basso indica una migliore qualità del fascio. La luminosità è definita come potenza all'interno di un'area unitaria e di un angolo solido unitario, con luminosità Br=P/(πBPP)².

Due prerequisiti per ottenere un'elevata luminosità sono l'aumento della potenza del laser e il miglioramento della qualità del fascio. Un miglioramento singolo o combinato di questi due aspetti può aumentare la luminosità del laser. Sebbene esistano diversi modi per aumentare la potenza, migliorare la qualità del fascio non significa necessariamente utilizzare una fibra con un diametro del nucleo più piccolo.

Questo perché il diametro del nucleo della fibra non può essere equiparato al diametro della vita del fascio. Per ridurre il valore di BPP e ottenere una migliore qualità del fascio, è importante ridurre al minimo il nucleo della fibra senza aumentare l'angolo di divergenza in campo lontano.

• ω₀=raggio della vita
• θʀ=angolo di divergenza del campo lontano

Negli scenari che coinvolgono i laser in fibra ad altissima potenza, ciò che i clienti cercano è un aumento dell'efficienza. Questo obiettivo può essere raggiunto in due modi: in primo luogo, migliorando l'efficienza di conversione elettro-ottica del laser a fibra, con conseguente risparmio energetico e di costi; in secondo luogo, migliorando l'efficienza complessiva della lavorazione, aumentando così la redditività. La lavorazione laser è un compito di ingegneria dei sistemi.

È solo realizzando una corrispondenza multidimensionale e un miglioramento reciproco tra macchina utensile, sistema, percorso del gas, testa di lavorazione, sorgente laser, lamiera e tecnologia di lavorazione che è possibile migliorare realmente l'utilizzo del sistema, generando rendimenti ottimali.

La serie kilowatt di laser in fibra di Raycus Laser vanta un'efficienza di conversione elettro-ottica superiore a 40% e ottimizza in larga misura l'angolo di divergenza, consentendo un migliore abbinamento con teste di taglio e sistemi di diverse configurazioni ottiche di tutte le marche presenti sul mercato. Questo soddisfa le esigenze di taglio dei clienti per lastre sottili, medie e spesse.

Equivoco 3: Come scegliere tra modulo singolo e modulo multiplo a parità di potenza?

I moduli laser in fibra si dividono in moduli singoli e moduli multipli. Nelle applicazioni di taglio, il punto di luce focalizzato influisce notevolmente sulla qualità del taglio. Un laser kilowatt a modulo singolo utilizza un'amplificazione a fibra singola per raggiungere livelli di kilowatt, con un fascio quasi gaussiano e un'energia relativamente concentrata.

Di solito utilizza la conversione di modo per ottenere l'omogeneizzazione del fascio, ma l'effetto è soggetto a notevoli fluttuazioni a causa della consistenza del dispositivo.

Un laser multimodulo a kilowatt utilizza in genere più moduli luminosi da 2000-6000 W per formare un fascio combinato, ottenendo la sovrapposizione di più fasci e formando naturalmente un effetto di omogeneizzazione con una migliore consistenza.

Il vantaggio dei laser a modulo singolo da kilowatt risiede nella loro velocità di taglio di lastre medio-sottili. Rispetto ai laser 12000 multimodulo, il laser 12000 monomodulo ha un'efficienza superiore nel taglio di lastre medio-sottili. taglio dell'acciaio inossidabile di vari spessori inferiori a 20 mm con assistenza di azoto o aria.

I laser multimodulo da kilowatt hanno prestazioni migliori nell'omogeneizzazione del fascio, il che li rende più vantaggiosi in termini di qualità di taglio per le lamiere spesse. Alcuni clienti hanno requisiti molto elevati per la sezione di lavorazione, quindi preferiscono ancora i laser a fibra multimodulo.

In conclusione, un semplice confronto tra modulo singolo e modulo multiplo non è possibile. Sono entrambe configurazioni di laser in fibra, come un'automobile, dove una berlina è adatta alle strade e un fuoristrada alle montagne. Ma una berlina può comunque attraversare le montagne e un fuoristrada può correre sulle strade.

Pertanto, la scelta tra laser in fibra multimodale e monomodale dipende dalle effettive esigenze di lavorazione del cliente.

2. Come scegliere il prodotto laser Kilowatt giusto?

La scelta del prodotto deve basarsi sulle esigenze applicative del mercato. Per la maggior parte degli utenti commerciali, è fondamentale scegliere un laser conveniente in base ai requisiti di uno specifico scenario applicativo. I clienti possono valutare in modo completo le loro esigenze dal punto di vista della lavorazione, dei costi e dell'assistenza.

In primo luogo, per quanto riguarda le esigenze di lavorazione, i diversi utenti hanno requisiti diversi per quanto riguarda lo spessore, la velocità e l'efficienza della lavorazione. taglio delle lastre. Pertanto, quando si scelgono i prodotti laser, è necessario considerare le effettive esigenze di lavorazione delle lastre e degli spessori di taglio della fabbrica quotidiana.

In secondo luogo, pur massimizzando le attuali esigenze di lavorazione, anche il costo di utilizzo del prodotto è un fattore importante da considerare. Il costo di utilizzo del laser può essere confrontato sotto diversi aspetti, come l'efficienza di conversione elettro-ottica del prodotto, il costo dei tempi di inattività e il prezzo di acquisto.

Infine, i laser sono beni di largo consumo ad alto costo con una lunga durata di vita. Oltre ai parametri di prestazione del prodotto (qualità del fascio, efficienza di conversione elettro-ottica, stabilità, ecc. taglio delle lastre Gli utenti devono anche considerare la garanzia e l'assistenza post-vendita del prodotto. Da questo punto di vista, optare per un marchio laser noto sembra essere la scelta migliore.