• 【深度】激光切割产业发展及未来前景分析

    2018-11-22 16:56:34

    激光切开一向是激光加工运用最广泛的一项技能,脉冲激光适用于金属材料,接连激光适用于非金属材料,后者是激光切开技能的重要运用范畴。与计算机操控的主动设备结合,激光束

      激光切开一向是激光加工运用最广泛的一项技能,脉冲激光适用于金属材料,接连激光适用于非金属材料,后者是激光切开技能的重要运用范畴。与计算机操控的主动设备结合,激光束具有无限的仿形切开才能,切开轨道修正便利。激光切开无机械变形、无刀具磨损,简单完成主动化出产。激光切开广泛运用于钣金加工、金属加工、广告制作、厨具、轿车、灯具、锯片、升降电梯、金属工艺品、纺织机械、粮食机械、眼镜制作、航空航天、医疗器械、仪器仪表等职业。特别是在钣金加工职业中已替代传统加工方法,深受职业用户的喜爱。一、激光切开工艺激光切开运用高功率密度激光束照耀被切开材料,使材料很快被加热至汽化温度,蒸腾构成孔洞,跟着光束对材料的移动,孔洞接连构成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝,完成对材料的切开。激光切开可分为激光汽化切开、激光熔化切开、激光氧气切开和激光划片与操控开裂四类。1、激光汽化切开运用高能量密度的激光束加热工件,使温度敏捷上升,在十分短的时刻内到达材料的沸点,材料开端汽化,构成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大,在蒸气喷出的一起,在材料上构成切断。材料的汽化热一般很大,所以激光汽化切开时需求很大的功率和功率密度。激光汽化切开多用于极薄金属材料和非金属材料(如纸、布、木材、塑料、橡皮、泡沫等)的切开。超短脉冲激光使这项技能能够运用于其他材料。金属中的自由电子吸收激光并剧烈升温。激光脉冲不与熔融的粒子和等离子体反响,材料直接进步,没有时刻将能量以热量的方法传给周围材料。皮秒脉冲烧蚀材料时没有显着的热效应,没有熔化和毛刺构成。2、激光熔化切开激光熔化切开时,用激光加热使金属材料熔化,然后经过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体(Ar、He、N等),依托气体的强壮压力使液态金属排出,构成切断。激光熔化切开不需求使金属彻底汽化,所需能量只要汽化切开的1/10。激光熔化切开首要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切开,如不锈钢、钛、铝及其合金等,也能够用于切开其他可熔材料,例如陶瓷。3、激光氧气切开(火焰切开)激光氧气切开原理类似于氧乙炔切开。它是用激光作为预热热源,用氧气等活性气体作为切开气体。喷吹出的气体一方面与切开金属效果,发作氧化反响,放出很多的氧化热;另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反响区吹出,在金属中构成切断。因为切开过程中的氧化反响发生了很多的热,所以激光氧气切开所需求的能量仅仅熔化切开的1/2,而切开速度远远大于激光汽化切开和熔化切开。激光氧气切开首要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。4、激光划片与操控开裂激光划片是运用高能量密度的激光在脆性材料的外表进行扫描,使材料受热蒸腾出一条小槽,然后施加必定的压力,脆性材料就会沿小槽处裂开。

       激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。操控开裂是运用激光刻槽时所发生的峻峭的温度散布,在脆性材料中发生部分热应力,使材料沿小槽断开。二、激光切开工艺及设备比照图表1:不同激光切开工艺比照(单位:台)材料来历:ofweek工业研究院三、激光切开机商场开展现状剖析在现代工业出产中,激光切开更被广泛运用于钣金、塑料、玻璃、陶瓷、半导体以及纺织品、木材和纸质等材料加工,在各大重工业轻工业范畴的运用也不断遍及。激光切开占工业激光加工的40%以上,是激光加工职业中最重要的一项运用技能。激光切开在工程机械职业运用方面,2010年之前,因为激光切开设备价格昂扬,一台大幅面激光切开机(装备4 kW激光器)价格近600万元人民币,国内选用大幅面激光切开机的企业并不多。2003年到2009年间,在工业加工要求不断提升到推进下,国内企业活跃引入激光切开设备,如合肥日立引入5台大掩盖激光切开机、2台小覆面激光切开机,三一重工确立了在3年内引入27台套大覆面面激光切开机方案。经过2008年和2009年的引入,已有15台套的激光切开机,装备于昆山重机、沈阳三一等企业。徐工、山推等企业不甘落后相继引用了激光切开机。2009年中旬激光微加工体系制作商JPSA方案把制作车间的面积扩展一倍,进步公司制作激光微加工(激光雕刻)体系的产能,以满意出产太阳能(包含千瓦级)面板制作厂家的需求。2011年今后,国内激光企业大力开展大功率光纤激光切开机,因为大功率光纤激光加工具有共同的加工优势,加工成本大幅下降,一起结合多种灵敏的付款方法,现在越来越多的钣金加工企业、厨卫制作企业以及轿车部件加工企业越来越多的运用激光切开机。最近几年激光加工设备得以快速遍及,2017年我国激光切开成套设备出售量超越2.5万台。图表2:2013-2017年我国激光切开设备出售量材料来历:ofweek工业研究院2017年全球激光加工设备商场规划为313.7亿美元,同比增加12%。2017年我国激光设备商场出售总规划超越442亿元,其间激光切开设备占全国工业激光加工设备商场规划的46%。图表3:20103-2017我国激光切开设备商场规划(单位:亿元)材料来历:ofweek工业研究院2017年我国激光切开设备商场规划为203亿元,增加率为23%,其间中小功率激光切开设备商场出售规划一向坚持较高的增加速度,其中心激光器完成了较高的国产化率。大功率激光切开机比较于中低功率激光切开机开展较晚,对国外进口依靠较大,进口高功率激光器价格居高不下,设备价格仍然十分高,商场增幅相对较低。近几年,国产激光切开机技能有了突破性的开展,并朝着高功率、高精度、大幅面的方向前进。在我国智能制作大布景下,工业范畴都呈现从传统加工向高端制作转型的态势,我国激光切开范畴商场规划将一向坚持着高速开展的趋势。