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激光切割用空壓機為什么突然火了?

   【壓縮機網】今年以來,只要大家稍微留意,就會發現至少有十幾家企業推出了激光切割專用空壓機。為什么大家齊齊推出這么一款產品?別急,我們慢慢聊!
 
  激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加熱至汽化溫度,蒸發形成孔洞,隨著光束對材料的移動,孔洞連續形成寬度很窄的(如0.1mm左右)切縫,完成對材料的切割。
 
激光切割用空壓機為什么突然火了?
 
  激光切割廣泛應用于鈑金加工、金屬加工、廣告制作、廚具、汽車、燈具、鋸片、升降電梯、金屬工藝品、紡織機械、糧食機械、眼鏡制作、航空航天、醫療器械、儀器儀表等行業。特別是在鈑金加工行業中已取代傳統加工方式,深受行業用戶的青睞。激光切割占工業激光加工的40%以上,是激光加工行業中最重要的一項應用技術。
 
  2010年之前,由于激光切割設備價格高昂,一臺大幅面激光切割機(配備4 kW激光器)售價近600萬元人民幣,國內采用大幅面激光切割機的企業并不多。2011年以后,國內激光企業大力發展大功率光纖激光切割機,由于大功率光纖激光加工具有獨特的加工優勢,加工成本大幅下降,同時結合多種靈活的付款方式,目前越來越多的鈑金加工企業、廚衛制造企業以及汽車部件加工企業使用激光切割機。最近幾年激光加工設備得以快速普及,2017年我國激光切割成套設備銷售量超過2.5萬臺。(見圖1)
 
激光切割用空壓機為什么突然火了?
 
  2013年,我國擁有的激光切割裝備企業大約50-60家,而能夠生產2000瓦以上高功率產品的不足20家。至2018年初,保守估計我國擁有激光切割裝備企業超過400家,能夠生產3000瓦以上高功率產品的企業超過200家。
 
  在過去十年中,激光切割行業經歷了一系列變革,包括切割材料質量和厚度的提升、機器功率和效率的提高,從而使得如今的激光切割機能夠以更高的速度、精度及更優的質量對包括汽車、航空航天、醫療保健、塑料、電氣和電子、紡織品、木工等在內不計其數的零部件產品進行高效加工。
 
  2012年的時候,光纖激光切割裝備流行比拼的是2000瓦的功率,在2014年則是3000-4000瓦,很多人認為4千瓦已經可以滿足大部分厚度板材切割加工需求。然而到2016下半年大族激光首先推出8千瓦的機器,引發了新一輪高功率激光切割的爭奪。如今,各個主要激光切割廠商已經在比拼1.2萬瓦、1.5萬瓦功率的產品。不得不承認,激光產品升級換代非常迅速,市場發展也是瞬息萬變。
 
  2017年全球激光加工設備市場規模為313.7億美元,同比增長12%。2017年中國激光設備市場銷售總規模超過442億元,激光切割設備占全國工業激光加工設備市場規模的46%。其中中小功率激光切割設備市場銷售規模一直保持較高的增長速度,其核心激光器實現了較高的國產化率。(見圖2)
 
激光切割用空壓機為什么突然火了?
 
  在激光切割設備市場高速增長的同時,為激光切割機提供輔助氣源的空氣壓縮機也引起了各界的關注。
 
  激光切割機能夠應對各種材質和復雜形狀的切割要求,除需要能夠提供高能量的激光器外,輔助氣體是完成切割不可或缺的物質。用于激光切割的輔助氣體主要有氧氣(O2)、氮氣(N2)和壓縮空氣(Compressed Air)三種。其主要作用,一是冷卻防止材料硬化,也就是被熱處理;二是帶壓氣體將切割熔化的金屬熔渣吹掉,防止灰塵堵塞激光噴嘴,保護并延長其使用壽命。
 
  由于氮氣、氧氣成本均高于壓縮空氣,且氮氣、氧氣的價格逐年上漲,因此使用空氣作為切割輔助氣體,能大大降低生產成本,幅度約一半左右。另外,由于空氣本身含有約20%的氧氣,因此可在一定程度彌補氧氣和氮氣的不足。采用壓縮空氣替代氮氣切割非常經濟實用,一年節省下來的用氣成本,足夠買3臺高品質的激光專用一體式空氣壓縮機。所以,采用壓縮空氣作為輔助氣體切割越來越普遍,這也帶動了激光切割專用空氣壓縮機市場的興起。
 
  配套激光切割機作為輔助氣體的空氣壓縮機規格大小的選擇,主要應根據激光切割機所采用的激光切割頭的設計輔助氣體壓力和噴嘴大小來確定,這樣就能得到最佳的空氣壓縮機與激光切割機的匹配。
 
  目前需要1.6MPa以上壓縮空氣的激光切割機主要還是采用活塞式壓縮機,但是因為活塞式壓縮機可靠性質量的制約,發展相對較慢。活塞式空氣壓縮機比較容易獲得高壓力,但是活塞式空氣壓縮機噪音大,易損件多,并且排氣含油都處理得不好,因此,在1.6MPa以下不推薦使用活塞式空氣壓縮機。1.6MPa以下一般推薦選用螺桿式空氣壓縮機,再選配合適的冷干機和精密過濾器。壓縮機宜采用永磁變頻電機,這樣可以保持供氣壓力的穩定,保障最佳的切割效果。
 
  隨著激光切割機功率從小功率向中功率再向大功率以至超大功率發展,配套激光切割機的空氣壓縮機的壓力的要求也從最開始的8bar 提高到兩年前的13bar,再提高到現在的16bar,并且還在進一步往20~30bar發展。因此,開發額定排氣壓力≧2.0MPa的小流量高壓螺桿空氣壓縮機很有必要。
 
  壓縮空氣品質對金屬激光切割質量有非常直接的影響,氣體壓力的大小和穩定性會影響切割的效果。激光切割機用戶一般配四級過濾,甚至五級過濾,目的是為更好保護激光切割機的使用壽命。如果壓縮空氣中含有的水霧和油沒有處理干凈,高壓噴射到激光切割頭的保護鏡面上,就會嚴重影響激光束的傳輸,使焦點分散,造成產品切不透,產生廢品。如果是超大功率激光切割機,只要保護鏡面或噴嘴表面粘上一點點極細微的油膜或水霧,也有可能造成高能激光發射燒壞激光頭。
 
  由于大多數用戶不具備空氣壓縮機和壓縮空氣凈化處理的知識,如果由用戶單獨一個個購買空氣壓縮機、儲氣罐冷干機和過濾器再自行安裝,不僅麻煩,而且很可能整個系統達不到需要的壓縮空氣品質要求。因此,目前市場上,比較流行的做法是集壓縮機、儲氣罐、水分離器、冷干機、過濾器為一體,提供激光切割專用一體式空氣壓縮機方案,省去用戶自配儲氣罐、冷干機和過濾器,用戶現場安裝和接管,需要多家供應商提供服務等多種麻煩,這是一種比較理想的選擇。目前,已有近十家壓縮機企業推出了激光切割專用一體式螺桿壓縮機產品。
 
  不過,雖然近幾年國產激光切割機技術有了突破性的發展,朝著高功率、高精度、大幅面的方向挺進,但是,功率激光切割機相比于中低功率激光切割機發展較晚,對國外進口依賴較大。而且由于超大功率激光切割機(12000W以上)的激光頭價格都在2萬以上,而大多數空氣壓縮機的提供者都不能對壓縮空氣中的油和水分進行很好的處理,多數超大功率激光切割機的用戶都不愿意冒險采用壓縮空氣作為輔助氣體。所以,對于激光切割壓縮機,業界需要突破的不只是提供無油無水的潔凈壓縮空氣,更要以用戶的需求為基礎,在降低成本、性能穩定、操作方便等方面下功夫,積極培育市場,改變用戶固有思維習慣,為壓縮機在激光切割領域拓展更廣闊的市場。
 
  在中國智能制造大背景下,工業領域都呈現從傳統加工向高端制造轉型的態勢,中國激光切割領域市場規模將一直保持著高速發展的趨勢。在此大背景下,相信螺桿壓縮機在激光切割領域的表現將非常喜人。
 

標簽: 激光切割空壓機  

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