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工業應用
高功率光纖激光器助力中厚板穩定、高效、靈活和持久加工
材料來源:鋼結構           錄入時間:2023/5/5 23:42:01

中厚板行業市場增速驚人

超高功率激光加工機迎來行業大發展

疫情之后,大量訂單轉入中國。2021年中國工程機械產值突破8000億人民幣,用鋼近500萬噸,農機行業突破2600億,造船用鋼超過980萬噸。這些行業大量使用中板(4~20mm)、厚板(20~60mm)和特厚板(大于60mm)的鋼板和結構鋼,涉及海量的切割和焊接工作。

根據國家統計局2017年數據,大于4mm的中厚板和低于4mm的薄鋼板的產量大約是6:4。在4mm以下的金屬板材加工中,光纖激光加工機幾乎一統江山,具有較好的性價比優勢,F在特高功率的激光加工機的下料、切割、鉆孔和焊接能力在不斷提升,在切割厚板速度方面,不斷縮小與等離子切割的差距,同時投資成本和使用成本也在降低,逼近等離子切割機。而激光切割縫更小,切割面更光滑、精度和垂直度更高,切屑更少,切坡口的工藝也趨于成熟,正在加速進入中厚板加工的切割、下料和鉆孔領域,讓中厚板加工更加精確、精密和復雜,提供更多的工藝可能。

中厚板加工痛點一:

材料、能耗成本上漲,行業嚴重內卷

疫情導致全球供應鏈不暢,產能和運力不足,大宗商品漲價嚴重, 給用鋼占比高的工程機械、農機、造船等行業的成本壓力大。這些行業原本價格戰一直很慘烈,不容易把成本壓力全部轉移到下游,這就給上游包括激光加工機在內的供應商的銷售和售后帶來很大的壓力。激光切割機如果能精確下料和切割,降低廢品和返工率,減少邊角廢料以及節省電能,意味著給這些用戶降低成本,增加利潤。但是如果不能穩定生產,動輒停機,會損害客戶在市場中的競爭力。

中厚板加工痛點二:

在制品和成品占地大,生產周期長,生產和使用環境惡劣

工程機械、農機、礦機、船舶、鋼結構的在制品往往體積大,占用的生產空間大,縮短交貨期對提升設備、廠房利用率,提升利潤貢獻巨大。這意味著對加工設備的穩定性和加工效率要求高。由于這些設備的工作環境惡劣且工作強度大,一旦出現故障,停機成本高,所以就要求核心部件——激光光源,能夠持久穩定出光。如果激光器存在質量隱患,在復雜的工作環境里危害將會被加倍放大,給企業帶來經濟損失。

中厚板加工痛點三:

成為雙碳減排以及安全生產關注的焦點,正在面臨電動化升級挑戰

最近兩年來,中國對“碳達峰”和“碳中和”的執行力度越來越大,對安全生產的要求也逐步向發達國家看齊,制造業相對惡劣的環境讓90后和00后工人敬而遠之。

中厚板傳統的加工方式是等離子切割和火焰切割,這些都不可避免產生煙塵、有害氣體、弧光、噪聲、電磁輻射、金融熔渣等污染,對工人的呼吸道和肺部造成嚴重傷害。相對于以上兩種加工方式,高功率激光切割機的污染較小,能量更集中,切縫比等離子切割窄,熱響應區小。由于產生的金屬煙塵要少得多,工作環境比傳統切割有肉眼可見的明顯提升。

以工程機械、農機為代表的重型機械是碳排放的重點行業,排放的國標不斷提高,正在全面以新能源電機驅動取代燃油驅動,這種過程中會對現有的結構進行重新設計和優化,和乘用車一樣,減重也是減排的關鍵,高強鋼熱成形+激光切割工藝也會大量進入這些行業。

技術路線替代之爭,穩定高效的超高功率激光器是關鍵勝負手

面對激光加工機的競爭,等離子切割機也在不斷優化進步。不同技術路線的更替取代之路并不是一帆風順。實際使用中,有的廠家在使用了特高功率切割機之后,如虎添翼,不斷拿下大單;有的廠家則背上沉重的包袱:中厚板的加工難度和強度之大,加工環境之惡劣,遠非薄板加工能比。有些特高功率的光纖激光切割機往往并不能如宣傳的那樣高效可靠,工作一段時間后,功率衰減嚴重,電光轉化率低,不能持續穩定在標稱的高功率狀態下工作,對激光鏡片、切割頭以及機床基座的耗損驚人。而這一切的差別,可能源于是否選擇了一臺穩定高效的光纖激光器。

IPG新推出的YLS-ECO 高效節能型高功率光纖激光器——加速中厚板市場的加工革命

新款YLS-ECO系列光纖激光器

2022年3月,IPG在中國市場發布了YLS-ECO高效節能型高功率光纖激光器,主要服務工程機械、礦山機械、船舶工程、農用機械、石油管道、鋼結構、風電、軌道機車、鍋爐、壓力容器、集裝箱及中厚板金屬加工企業?捎糜2D/3D 薄板、厚板切割、銅、黃銅和鋁等高反材料加工、不銹鋼和低碳鋼切割、焊接、鉆孔、熔覆、釬焊、熱加工等。

針對中厚板行業加工量大、加工環境惡劣、能耗高的行業特點,YLS-ECO激光器功率高達30 kW,具有電光轉化效率高、應用范圍廣、可靠性好,輸出功率穩定、節能環保等諸多優點,能幫助激光加工機降低機器故障率,提高特高功率的加工時間,降低加工和維護成本,提高設備使用壽命。

新款YLS-ECO系列光纖激光器

YLS-ECO 高效節能型高功率光纖激光器,激光功率高達30 kW,電光轉換效率高達50%,運行成本低,免維護,性能可靠、功率穩定,為中厚板加工企業提供綠色環保型產品。

這款新型激光器有哪些亮點呢?

1 ►電光轉換效率達到50%,可達同類產品的2倍,擁有更低運行的成本和更長的壽命

YLS-ECO 是IPG新推出的一款高效節能型激光器,提供超高電光轉換效率和可靠性。所需的輸入功率更少,自帶除濕器,封裝在氣密型機柜中,能夠在中厚板行業惡劣的條件下年復一年地保持其卓越加工能力,為嚴苛的應用提供長期穩定激光功率。

這種超長壽命的超強品質源于IPG全面垂直整合戰略,自主設計和制造所有的關鍵零部件,通過零部件的設計和制造快速迭代升級,適應客戶的需求。

此外,YLS-ECO系列激光器延續了IPG高表面積與體積比制造,體積小巧,大大降低了熱量輸出,從而降低能耗成本以及冷水設備的冷卻需求和成本。

2 ►大量節省能耗成本,節能環保,構建企業新的競爭力

以額定功率30kW激光器,每天運行16個小時,占空比75%,一年工作300天,電費1元/度計算,IPG的激光器功耗為60kW,電光轉化率為50%,水冷機功耗18kW,激光器一年的電費約為216,000元,水冷機電費64,800元,總電費280,800元;而同類電光轉化率為33%的產品功耗需要約90 kW,水冷機約36 kW,激光器每年電費為327,273元,水冷機電費為131,564元,總電費458,836元。使用IPG激光器平均每年節能178,036元,三年節能534,108元,五年節能890,180元。

作為市場占有率高、技術積累雄厚、品質穩定的IPG生產的光纖激光器,使用時間越久,帶來的優勢就會越明顯。一般兩年之后,很多其他品牌激光器衰減嚴重,而不得不降低加工的速度和難度。而IPG激光器能夠始終如一地保持長期穩定輸出額定功率。

2021年,國家出臺“碳中和”、“碳達峰”政策,未來碳排放權的多少,決定著一個國家和地區的經濟發展空間大小,也決定著一家企業的生死存亡。高排放、高污染企業的生存空間將越來小,而低能耗低排放的企業,還可以交易排放指標,獲得生態環保收益。IPG利用先進技術,將光纖激光技術逐步取代其他加工方式,在全球減少了上億噸的二氧化碳的排放。

3 ►超高的安全性以及穩定帶來的工作環境優化

IPG新的YLS-ECO 激光器擁有光纖保護、安全監測和光纖互鎖回鎖等功能,消除安全隱患。更重要的,這款產品還是基于IPG的高穩定性,出廠前功率有105%余量,1000小時衰減率小于 0.5%,長期功率穩定性在±1% ,2萬小時額定功率保障。這就保證加工的過程中,對切割頭、鏡片、光纖等零部件不會因為功率大起大落造成毀損,引起安全事故,也不會產生不可控制的煙塵來損害工人的健康。當業內將激光加工機當做一種“消費品”的時候,IPG依然恪守品質優先,讓機床成為可靠的投資品,不犧牲品質去降價參與競爭,一直以卓越的光學品質保證加工效率和加工質量。

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