Vezellasers met hoog vermogen kiezen: Een uitgebreide gids

Volgens het China Laser Industry Development Report heeft de binnenlandse fiberlasermarkt een gestage toename gezien in het vermogen en de prestaties van lokaal geproduceerde fiberlasers. In termen van verzendvolume hebben de binnenlandse standaard fiberlasers met middelhoog tot laag vermogen hun buitenlandse tegenhangers overtroffen en hebben ze de import effectief vervangen.

Binnenlandse standaard fiberlasers met een ultrahoog vermogen van meer dan 10 kW naderen ook het volume van buitenlandse producten met hetzelfde vermogen. Dit geeft aan dat binnenlands geproduceerde vezellasers geleidelijk geaccepteerd worden op de binnenlandse markt naarmate hun onafhankelijke onderzoeks- en ontwikkelingscapaciteiten blijven toenemen.

Omdat de industriële markt steeds hogere eisen stelt aan de verwerking van laserproducten, stijgt de vraag naar lasers met een hoog vermogen. Er is echter een groot aantal kilowattlaseropties beschikbaar op de binnenlandse markt, waardoor klanten vaak in verwarring raken over welke apparatuur het best geschikt is voor hun behoeften.

1. Veelvoorkomende misvattingen over het kiezen van een fiberlaser

Misvatting 1: Betekent een hoger vermogen een hogere verwerkingsefficiëntie?

De laatste jaren is hoog vermogen inderdaad steeds populairder geworden in de laserbewerking industrie. Raycus Laser dient als voorbeeld. Vorig jaar bedroeg de verkoop van lasers met een vermogen van meer dan 10 kW meer dan 2380 eenheden (met een historisch totaal van 3200 eenheden), een stijging van 243% ten opzichte van 2020, waarmee andere binnenlandse concurrenten ruimschoots werden overtroffen. In termen van vermogen hebben de continue fiberlaserproducten van Raycus Laser zelfs 100 kW bereikt, wat een primeur is in het land.

Maar vertaalt een hoger vermogen zich noodzakelijkerwijs naar een hogere verwerkingsefficiëntie voor laserproducten? Het antwoord is niet noodzakelijk. Dit hangt af van de configuratie van de kerncomponenten van de laser (actieve vezel, pompbron, combiner met hoog vermogen, enz. plaatmetaal de klant verwerkt. Ten eerste is de configuratie van de kerncomponenten van de laser van grote invloed op de verwerkingsefficiëntie.

Meer geavanceerde kerncomponenten en hun afstemming kunnen resulteren in een verwerkingsefficiëntie die hoger is dan die van lasers van andere merken met hetzelfde vermogen.

Ten tweede moet er rekening gehouden worden met het type en de dikte van het plaatwerk dat de klant verwerkt, en met verschillende toepassingen zoals lassen en overlappen, die de verwerkingsefficiëntie verder kunnen beïnvloeden. Daarom is het simpelweg vergelijken van vermogen geen maatstaf voor verwerkingsefficiëntie.

Laten we eens kijken hoe Raycus lasers van 12 kW, 20 kW en 30 kW zich tot elkaar verhouden bij het snijden van verschillende diktes koolstofstaal.

De tabel laat zien dat een 30 kW laser die 10 mm dik koolstofstaal snijdt met luchtondersteuning 25% efficiënter is dan een 20 kW laser. Hoewel er een toename in efficiëntie is, is het voordeel niet erg significant. Bij het snijden van 25 mm dik koolstofstaal is het voordeel echter duidelijk: de 30 kW laser is 114,3% efficiënter dan de 20 kW laser (met zuurstofondersteuning).

Daarom moeten klanten in praktische toepassingen het product met het hoogste vermogen kiezen dat het beste past bij het type en de dikte van het plaatmetaal dat ze verwerken. Als een klant voornamelijk dunne platen verwerkt, moet hij een product op kilowattniveau kiezen dat het beste voldoet aan zijn behoeften op het gebied van verwerkingsefficiëntie.

Als ze veel dikke platen verwerken of een groot werkvolume hebben, moeten ze kiezen voor een kilowattlaser met een hoger vermogen.

Veel klanten kiezen ervoor om hun machines uit te rusten met een 30 kW Raycus laser vanwege hun zware werklast. Ze waarderen het vermogen om dunne, medium en dikke platen te verwerken, de snijsnelheid, de kwaliteit van de dwarsdoorsnede en andere uitgebreide vereisten.

Vooral bij het snijden van middelgrote en dikke platen met lucht zijn de voordelen duidelijk: de verwerkingsefficiëntie van de fabriek wordt aanzienlijk verhoogd, de totale bedrijfskosten worden verlaagd en de investering wordt sneller terugverdiend.

Misvatting 2: Is een kleinere vezelkern beter bij hetzelfde vermogen?

Het is algemeen bekend dat hoger vermogen en helderheid de huidige doorbraken in lasertechnologie zijn. Sommige laserfabrikanten hebben de overtuiging gepropageerd dat een kleinere vezelkern een grotere helderheid betekent, waardoor klanten ten onrechte geloven dat hoe kleiner de vezelkern, hoe krachtiger de laser. Dit is echter een misvatting.

Helderheid in lasers is nauw verbonden met het bundelparameterproduct (BPP), dat wordt berekend als BPP=ω₀θʀ, waarbij ω₀ de straal van de straaldiameter is en θʀ de divergentiehoek van de laserstraal in het verre veld. Een lagere BPP-waarde duidt op een betere straalkwaliteit. Helderheid wordt gedefinieerd als vermogen binnen een oppervlakte-eenheid en een ruimtehoekeenheid, met helderheid Br=P/(πBPP)².

Twee voorwaarden voor het bereiken van een hoge helderheid zijn het verhogen van het vermogen van de laser en het verbeteren van de straalkwaliteit. Een afzonderlijke of gecombineerde verbetering van deze twee aspecten kan de helderheid van de laser verhogen. Hoewel er heel wat manieren zijn om het vermogen te verhogen, betekent het verbeteren van de straalkwaliteit niet noodzakelijkerwijs het gebruik van een vezel met een kleinere kerndiameter.

Dit komt omdat de diameter van de vezelkern niet gelijk kan worden gesteld aan de diameter van de bundel taille. Om de BPP-waarde te verlagen en een betere straalkwaliteit te bereiken, is het belangrijk om de vezelkern te minimaliseren zonder de divergentiehoek in het verre veld te vergroten.

• ω₀= taillestraal
• θʀ=verre-veld divergentiehoek

In scenario's met vezellasers met ultrahoog vermogen zoeken klanten naar een verhoging van de efficiëntie. Dit kan op twee manieren worden bereikt: ten eerste door de elektro-optische omzettingsefficiëntie van de fiberlaser te verbeteren, wat leidt tot energie- en kostenbesparingen; en ten tweede door de algehele verwerkingsefficiëntie te verbeteren, waardoor de winstgevendheid toeneemt. Laserbewerking is een systeemtechnische taak.

Alleen door een multidimensionale match en wederzijdse verbetering tussen bewerkingsmachine, systeem, gastraject, bewerkingskop, laserbron, plaatmateriaal en bewerkingstechnologie te bereiken, kan het systeemgebruik echt verbeterd worden en een optimaal rendement genereren.

De kilowatt serie fiber lasers van Raycus Laser heeft een elektro-optische conversie efficiëntie van meer dan 40% en optimaliseert de divergentiehoek in hoge mate, waardoor een betere match met snijkoppen en systemen van verschillende optische configuraties van alle merken op de markt mogelijk is. Dit komt goed tegemoet aan de snijbehoeften van klanten voor dunne, medium en dikke platen.

Misvatting 3: Hoe kies je tussen een enkele module en een multimodule met hetzelfde vermogen?

Fiberlasermodules zijn onderverdeeld in modules met één module en modules met meerdere modules. Bij snijtoepassingen heeft de gefocuste lichtspot een grote invloed op de kwaliteit van de snede. Een kilowattlaser met één module maakt gebruik van enkele vezelversterking om kilowattniveaus te bereiken, waarbij de straal bijna Gaussisch verdeeld is en de energie relatief geconcentreerd is.

Het maakt meestal gebruik van modusconversie om de bundel te homogeniseren, maar het effect is onderhevig aan aanzienlijke fluctuaties door de consistentie van het apparaat.

Een kilowattlaser met meerdere modules gebruikt meestal meerdere lichtmodules van 2000~6000 W om een gecombineerde bundel te vormen, waardoor meerdere bundels elkaar overlappen en er op natuurlijke wijze een homogenisatie-effect ontstaat met een betere consistentie.

Het voordeel van kilowattlasers met één module ligt in hun snelheid bij het snijden van middeldunne platen. Vergeleken met de multi-module 12000 lasers heeft de single-module 12000 laser een superieure efficiëntie in snijden van roestvrij staal van verschillende diktes onder 20 mm met stikstof of luchtondersteuning.

Meermodule kilowattlasers presteren beter in bundelhomogenisatie, waardoor ze voordeliger zijn in termen van snijkwaliteit voor dikke platen. Sommige klanten stellen zeer hoge eisen aan het bewerkingsgedeelte en geven daarom nog steeds de voorkeur aan multimodule vezellasers.

Concluderend is een eenvoudige vergelijking tussen enkelmodule en multimodule niet haalbaar. Het zijn beide configuraties van fiber lasers, zoals een auto, waarbij een sedan geschikt is voor wegen en een terreinwagen geschikt is voor bergen. Maar een sedan kan nog steeds over bergen rijden en een terreinwagen kan over wegen rijden.

Daarom hangt de keuze tussen multi-mode en singlemode fiberlasers af van de werkelijke verwerkingsbehoeften van de klant.

2. Hoe kies je het juiste Kilowatt Laserproduct?

De productkeuze moet gebaseerd zijn op de toepassingsbehoeften van de markt. Voor de meeste zakelijke gebruikers is het van het grootste belang om een kosteneffectieve laser te kiezen op basis van de vereisten van het specifieke toepassingsscenario. Klanten kunnen hun behoeften volledig afwegen op basis van verwerkings-, kosten- en serviceaspecten.

Ten eerste hebben verschillende gebruikers verschillende eisen voor de dikte, snelheid en efficiëntie van de verwerking. plaat snijden. Daarom is het bij het kiezen van laserproducten noodzakelijk om rekening te houden met de werkelijke verwerkingsbehoeften van de dagelijkse fabriek snijplaten en diktes.

Ten tweede zijn, naast het maximaliseren van de huidige verwerkingsbehoeften, de kosten van het gebruik van het product ook een belangrijke factor om rekening mee te houden. De kosten van het gebruik van de laser kunnen worden vergeleken op basis van meerdere aspecten, zoals de elektro-optische conversie-efficiëntie van het product, de kosten van stilstand en de aankoopprijs.

Ten slotte zijn lasers dure bulkgoederen met een lange levensduur. Naast de prestatieparameters van het product (straalkwaliteit, elektro-optische conversie-efficiëntie, stabiliteit enz. plaat snijden vereisten moeten gebruikers ook rekening houden met de garantie en de dienst na verkoop van het product. Vanuit dit perspectief lijkt de keuze voor een bekend lasermerk een betere keuze.