激光切割:更高功率=更高利润?

   2019-04-10 54
核心提示:[db:简介]
        激光器对于激光切割系统的生产率起着决定性的作用。然而,仅靠功率并不一定意味着更高的利润。同样重要的是整个系统各部分之间的完美配合。
        
        并非所有的激光切割都是一摸一样的。特别是在今天,随着各种创新技术不断涌现,反映到相应的机器上也有着显著的不同。而客户的立场是毫无疑问的:他们需要能够以高质量和低成本进行工件切割的系统,保证工作能够在既定时间内完成。需要在单位时间内完成的工作越来越多,使得设备的投资能在最短的时间内被分期偿还。简单来说:激光切割系统的生产效率越高,盈利能力就越强。影响激光切割系统生产率的一项重要因素是其搭载的激光器。从激光功率来看,作为提供钣金加工整体解决方案的领先供应商之一,百超能提供客户需要的所有范围产品,功率从2.2kW到最高6kW (新的高功率激光器ByLaser 6000已在2006年春季上市)。但是,该激光器的特点并不仅仅体现在功率方面,还在于其同系统之间的集成性上。特别是系统和激光器都来自于同一家供应商,在协作下完成开发时是很重要的,对于百超来说也是这样。这种最佳的配合所带来的优越性能通过以下两个例子说明。
        
        相互影响是决定性的
        例1:百超所开发的尖端穿孔技术,又被称为可控脉冲穿孔(CPP),将对激光器脉冲行为的要求发挥到极致。当加工厚度在4mm到25mm之间的金属薄板时,CPP技术可减少最高50%的零件切割时间。在一个两步加工流程中,首先切割头在和钢板之间保持较大间歇的情况下进行穿孔,这样做主要是为了保护喷嘴和镜片不受过度污染。之后,穿孔在较小间隙的情况下完成。切割头中的传感器根据光线的反射产生相应的信号,及时精确检测需要穿孔的点。然后系统立刻开始切割流程。这一过程不仅节省了时间而且将穿孔尺寸保持最小-在10mm厚钢板上的穿孔直径仅1mm(图1)。因此,表面污染并不明显。此外,CPP增加了加工过程的安全性,因为钢板获得的热量要低得多。

        例2:零穿孔时间移动过渡要求激光器具有最大的可靠性,即必须能够根据需要迅速而精确地升高和降低功率。这不再是穿孔,而是直接的即时切割过程,适用于切割8mm以下的材料。图2显示切割头如何沿弧线移动到切割标记处。一旦到达位置,系统迅速开始切割。绿点显示的部分完全由参数决定。在轮廓线的起点处(3)根据实际切割参数进行切割同样立刻被执行。最后,切割头以弧线移动到下一个将被切割的轮廓线。同传统的穿孔方式相比,这一手段的持续使用能够在零件切割上减少高达35%的时间。 nextpage

        百超的激光概念
        谈到激光器概念,百超选择了CO2气体作为激光激励介质,这是因为(除了其具有工业应用所需的高输出功率之外)这种类型的激光器显示出许多方面的优势,比如激光束的最佳质量,可靠性,以及紧凑的设计。百超激光器一般通过直流电对CO2气体进行激励,产生最高5.2kW的功率。而在新的ByLaser 6000高功率激光器上一切变得不同:在这里,能量的输入通过电极施加在装有气体的陶瓷管中。以这种方式,能量以高频波的形式通过电极辐射出来,这也是为何这种方式被称为高频激励,即 HF激励。
        DC激励的优势同HF激励相比主要体现在激光器更高效率上。从另一方面来看,HF激励激光器在同等体积的气体上需要更高的能量。也就是说:如果达到一个特定的激光功率,需要消耗更少的激光气体。因而拥有6kW功率的ByLaser 6000在外形上和更低功率的激光器相同,并显示出非常高的机械稳定性。如果说DC激励的优势使其主导了5.2kW以下激光器的话,那么ByLaser 6000的HF激励优势则使其超过了它们。负责生成HF能量的激励模块,由百超基于半导体技术自主开发。它为用户带来了双重好处:由于这些模块不会发生损耗,运行成本同基于电子管的标准放大器来说被降低了。此外由于不需要容纳发射管这类元件,占地空间也得到节省。

        功率必须带来回报
        总的来说,用户在许多方面将得益于 ByLaser 6000所增加的激光功率:穿孔时间得到大大减少,反映在更短的零件切割时间上,从而带来更高利润的零件生产。因为,作为常识,并非所有的零件需要在最大的功率下生产,激光器需要预留一些功率保证整体系统安全。最大的板材厚度限制被不断提高,例如不锈钢为25mm,铝为15mm。这意味着那些以往超出用户加工范围外的材料现在也能够被加工了。此外,6mm以上钢板和4mm以上不锈钢板的切割性能也显著增长了。更高的激光功率意味着进给量的增加,它受到百超系统性能的动态限制。因此,增加的进给量实际上带来更短的零件加工时间和更高的产量。

        但是请注意:更高的激光功率不能必然带来更高的利润。如果系统的设计概念不能转换这一功率,它仍然不起作用。如果能量太昂贵,同样也不能获得更高利润。总的来说,百超激光器通过出色的效率和高可靠性以及极低的耗电量把运行成本降到难以置信的低,ByLaser 6000同样具有这些特点。然而,该激光器比低功率产品具有更高的运行成本,主要由于其更高的功率要求。图3和4显示-基于典型零件加工收益-相应的利润只能在正确零件组合下获得,主要通过加工中到厚钢板或不锈钢。另一方面,来自一些较大钣金供应商的数据显示厚度2mm到6mm之间的金属板材是工厂加工的主要材料,比例超出其他传统类型的钢材(图5)。在这样的情况下系统概念的重要性要大于激光功率的最大化。
        结论:当投资系统之前,需要确定正确的激光功率,必须仔细检查系统实际将被应用的领域。为了能够充分发挥系统的作用,系统以及激光器应该来自同一家供应商。除了提供高度负责的咨询服务之外,供应商还需要具有提供广泛的高质量系统和激光器的能力。
 
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