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以“激光功率”论“加工效率”?你可能进入了一个误区

以“激光功率”论“加工效率”?你可能进入了一个误区 光电汇OESHOW
2021-11-01
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导读:不要让“功率”作背锅侠


激光切割时间变长了?切割面有毛刺了?会不会是输出功率不够高?作为终端用户,我也常常和其他人一样,有这样的疑惑。但是最近在跟同行聊天,尤其是与一些激光器光源厂商的交流,改变了我的很多观点,也许我们让“激光功率”背了很多年的锅。究其原因,市场上对“功率”的过度宣传在某种程度上可能误导了终端用户。在此,希望能够借助光电汇平台,发表一点本人的拙见,供行业同仁探讨。


我们可以先从万瓦级光纤激光器的出货量市场占比来看。众所周知,从2019年开始,国产万瓦级光纤激光器每年的出货量就呈指数式增长。根据《2021中国激光产业发展报告》显示,2019年国产万瓦级光纤激光器出货量相比2018年翻了一番,约230台,2020年其出货量相比2019年又翻了近7倍。


于是,“万瓦时代”等字眼开始频繁出现在各大媒体报道和众多企业的宣传语中。众多激光企业开始向市场推出万瓦级光纤激光器,输出功率不断突破,万瓦优势被铺天盖地的宣传着。就这样,“万瓦”风尚从激光光源市场、激光设备市场,最终进入了终端用户的视野,给终端用户一种感觉:有问题,看功率。就像前几年各大手机厂商喜欢宣传自家的摄像头像素数量,但实际上手机拍照效果更多地依赖于感光元件面积、算法优化、镜头光学素质等因素。


实际上,2020年翻了近7倍的高功率光纤激光器相比整个光纤激光器出货量来说,仍然是九牛一毛,2020年万瓦以上国产光纤激光器出货量占国产光纤激光器总市场出货量不及3%


那么,为什么会出现“万瓦”热闹的非凡景象呢?因为我们需要。市场需要,企业需要,资本需要。


从国产光纤激光器崛起的那一刻起,国产品牌就势如破竹,快速发展,形成了以锐科激光、创鑫激光、杰普特、上海飞博、GW激光、热刺激光、海富光子等一大批国产自有品牌。随着光纤激光器技术门槛逐年降低,国外品牌市占率逐年下降,国内入局者逐渐增多,使得中低端光纤激光器竞争环境越来越残酷,价格逐年降低。很多企业表示,中低功率光纤激光器市场几乎无利润可言。


但是企业要发展,要活下去,必须寻找新的出路。而尚未大规模开启的高功率光纤激光器市场无疑是最好的选择。有能力的企业,不仅可以依靠万瓦级产品来展示自己在高端制造领域的技术实力,获得未来市场和用户的更多信任,同时也可以获得更大的利润空间,维持企业发展,同时抢先占据未来高端市场的一席之地。逐利的资本进入激光市场之后,对激光企业也有着利益要求,同样会要求企业往利益更大化的方向发展。


万瓦是趋势,是未来,这是不言而喻的,我本人也非常看好这一趋势。但是“万瓦时代”真的到来了吗,我觉得却要打个问号。激光加工存在“极限功率”。以激光切割应用来说,超过这个极限功率,切割质量和速度就不再提升了,转而使用其他激光器进行加工,例如准分子激光器或者二氧化碳激光器可能在成本、效率等方面更优。调查|光纤激光器功率是否越大越好”一文中提及,目前6 kW激光光源产品就可以满足95%以上中国市场对切割的需求,超过6 kW的光纤激光器在切割领域是非常小的市场,例如加工高反材料,正是万瓦级激光器的“用武之地”。


所以,我们看到的万瓦激光的一片热闹景象除了未来技术趋势被提前消费之外,背后还隐藏着各自的一点“小心思”。终端用户在这样纷繁的激光上游世界里,怎能不为之迷惑?


实际上,激光加工效果,不单单只看输出功率。从多年从业经验以及与同行交流来看,可以归纳为以下4点,同样至关重要。


01

激光的输出波长



不同的材料对不同输出波长的激光,其表现出的吸收率和反射率也不一样。为了能够获得较好的加工效果,一般会选择吸收率高的激光输出波长,例如银一般用355 nm波长的紫外激光器;铜用532 nm波长的绿光激光器;钢材、不锈钢、铝合金等金属材料通常采用1070 nm波长的光纤激光器。

02

光束质量



光束质量(M2)代表了能量集中程度。作为终端用户可以简单粗暴地理解为:光束质量越接近1,越小,发射出的光斑就越小,激光能量越集中,加工效果越好。

03

尾纤芯径



有的企业会在产品中强调尾纤芯径,这个跟光束质量直接相关,可以决定光斑大小,进而影响光的能量密度。芯径越小光斑越小,能量密度越高,加工速度就越快,加工效果越好。

04

脉冲宽度



在对玻璃、薄金属片进行加工时,通常使用的是脉冲光纤激光器,这时就需要看激光器的脉冲宽度,市面上普遍采用小于10 ns脉冲宽度的高重频纳秒绿光激光器。

基于终端用户与激光器供应商之间存在“代沟”(终端用户与激光器企业中间还有一层激光设备企业),各家激光器企业对于自己产品的特性其实并不能很好的传达给终端用户,而终端用户对激光器技术的不甚了解,又使得其在采购激光加工设备时会片面过多的考虑激光功率的问题,无法真正解决激光加工效率问题或者说寻找到真正适合自己应用的有效方案。

综上所述,除了激光功率,我们在确认激光加工效果时,还要看输出波长、光束质量、尾纤芯径、脉冲宽度等指标,需要根据实际应用需求综合评价各项指标。激光器和激光设备企业不要过于追求高或更高的激光功率,以实际解决激光加工效果为出发点,开发研制更高效、更可靠性的产品,正确引导终端用户。而终端用户也要擦亮眼睛,了解自己的真实需求,多与上游激光设备、甚至是激光器光源企业沟通,了解技术本质,也许原本要报废的设备,最后只是换个零件的问题呢。

END

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