據(jù)中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告顯示，在國內(nèi)光纖激光器市場中，隨著國產(chǎn)光纖激光器功率和性能逐步提高，在出貨數(shù)量方面，國產(chǎn)常規(guī)中低功率段光纖激光器整體出貨量已超過國外同功率段產(chǎn)品，真正實現(xiàn)了進口替代。國產(chǎn)常規(guī)10kW以上超高功率段光纖激光器整體出貨量已接近國外同功率段產(chǎn)品。這表明國產(chǎn)光纖激光器隨著自主研發(fā)實力的不斷增強正逐步被國內(nèi)市場接受。同時隨著工業(yè)市場對激光器產(chǎn)品的加工要求越來越高，高功率萬瓦激光器的需求量逐年提升已成為大勢所趨，而面對國內(nèi)市場品類繁多的萬瓦激光器，如何挑選適合自己的設(shè)備，客戶存在很多困惑。
2018-2021E年我國光纖激光器出貨情況(單位：臺)
關(guān)于光纖激光器選擇的幾點常見困惑
困惑1：功率越高，加工效率就越高嗎?
近些年，高功率在激光加工行業(yè)的確越來越受歡迎。以銳科為例，去年萬瓦以上激光器產(chǎn)品銷售已超過2380臺(歷史累計達3200臺)，較2020年增長達到243%，數(shù)量更是遠超國內(nèi)其他友商;從功率來看，銳科的連續(xù)光纖激光器產(chǎn)品已達100kW之高，開創(chuàng)了國內(nèi)先河。
那么是不是功率越高，就代表激光器產(chǎn)品加工效率越高?實際并非如此，這取決于激光器的核心器件(有源光纖、泵浦源、高功率合束器等)的配置和客戶實際加工板材的類型及厚度。首先，激光器的核心器件配置一定程度地影響激光器的加工效率，更先進的核心器件及其匹配性可以實現(xiàn)加工效率高于同功率其他品牌的激光器。其次，要根據(jù)客戶加工板材的種類及厚度去進行衡量，同時在不同的應(yīng)用中如焊接、熔覆等，決定其加工效率的因素更多。因此，單一只看功率則無法進行加工效率的對比。
那么，我們來看一下銳科12kW、20kW、30kW切割不同厚度的碳鋼的工藝效果的對比情況。
多模組30kW、多模組20kW及多模組12kW切割碳鋼進行工藝實測(表格中未標注輔助氣體的為空氣)
從表中可以看出，30kW輔助空氣切割10mm厚度的碳鋼相較20kW效率提升了25%，效率相較雖有提升，但優(yōu)勢并不非常明顯，而在切割25mm厚度的碳鋼優(yōu)勢明顯，30kW的效率相較20kW (輔助氧氣)提升114.3%。
產(chǎn)品應(yīng)用案例
因此，從實際應(yīng)用來看，客戶要依據(jù)自身加工板材的類型及厚度選擇最適合自己的高功率產(chǎn)品。若客戶加工板材多以薄板為主，則可選配萬瓦級別中能夠最大程度滿足自身所需加工效率的產(chǎn)品，若加工板材中厚板居多或加工量大，則可選配功率更高的萬瓦級激光器產(chǎn)品。不少客戶因為加工量非常大，也會選擇配置銳科30kW激光器的設(shè)備，正是看重其可以兼顧對薄、中、厚板的切割速度、斷面質(zhì)量等綜合需求，尤其是在空氣切割中厚板方面優(yōu)勢明顯，使得工廠的加工效率大幅提升，進而減少整體運營成本，更快獲得收益回報。
困惑2：同一功率下，纖芯越小越好嗎?
眾所周知，高功率和高亮度是當前激光技術(shù)突破的方向。某些激光器廠商引導(dǎo)“小纖芯就代表高亮度”這個觀點，讓客戶在選擇上誤以為纖芯越小就代表激光器更厲害。其實這是一個誤區(qū)。
高亮度激光器和光束參數(shù)積BPP值緊密相關(guān)，BPP=ω?*θ?，ω?是光束的束腰半徑，θ?是激光束的遠場發(fā)散角。BPP值越低，光束質(zhì)量就越好。亮度定義為單位面積、單位立體角內(nèi)的功率，亮度Br=P/(π*BPP)2 。達到高亮度的前提條件有兩項，一是提升激光器功率，二是提高光束質(zhì)量，兩者單一提升或共同提升都可以帶來激光器亮度提升，功率提升辦法固然較多，但光束質(zhì)量提升不等同于采用更小芯徑的光纖就能達到。因為纖芯直徑不能等同于束腰直徑，縮小纖芯的同時必須要不增大光束遠場發(fā)散角，才能降低BPP值，達到更好的光束質(zhì)量。
BPP=ω?*θ?，ω?束腰半徑，θ?遠場發(fā)散角
在超高功率光纖激光器應(yīng)用場景中，客戶需求的是效益的提升，具體可以從兩個方面實現(xiàn)：一是光纖激光器電光轉(zhuǎn)換效率的提升，達到省電更省錢的目的;二是綜合加工效益的提升，達到提效更掙錢的目的。激光加工是一個系統(tǒng)工程，只有做到機床、系統(tǒng)、氣路、加工頭、激光源、板材以及加工工藝多維匹配、相輔相成，才能真正提高系統(tǒng)的利用率，創(chuàng)造最優(yōu)收益。而銳科萬瓦系列光纖激光器電光轉(zhuǎn)化效率高達40%以上，且較大程度地對發(fā)散角進行優(yōu)化，使之能夠較好地匹配市場所有品牌不同光學(xué)配置的切割頭及系統(tǒng)，從而更好地兼顧客戶對薄、中、厚板的切割需求。
困惑3：同一功率下，單模組、多模組如何選擇?
光纖激光器的模塊組成分為單模組和多模組兩種，在切割應(yīng)用中，聚焦光斑對切割出的質(zhì)量有很大影響，單模組萬瓦激光器采用單纖放大達到萬瓦級別，光束為近高斯分布，能量比較集中，一般采用模式轉(zhuǎn)換方式實現(xiàn)光束勻化效果，其效果受器件一致性影響波動較大。多模組萬瓦激光器一般采用多個2000~6000W光模塊合束而來，實現(xiàn)了多光束的疊加，天然的形成勻化效果，一致性較好。
單模組和多模組萬瓦光纖激光器光束圖對比(上2為單模組，下2為多模組)
單模組萬瓦激光器的優(yōu)勢在中薄板切割速度，以銳科單模組12000和多模組12000激光器進行對比，在20mm以下不同厚度的不銹鋼輔助氮氣或空氣切割條件下，單模組12000切割效率優(yōu)于多模組12000光纖激光器。
單模組12000W和多模組12000W切割不銹鋼工藝實測數(shù)據(jù)效果對比
多模組萬瓦激光器在光束勻化效果上更好，使得厚板切割質(zhì)量上優(yōu)勢更為明顯。有的客戶對加工斷面的要求非常高，因此他們?nèi)匀粫走x多模組光纖激光器。
總而言之，單模組和多模組并不能進行單純的對比，它們都是光纖激光器的一項配置，就好比一輛車，轎車適合公路，越野適合山地，但是轎車也能跑山地，越野也能跑公路，所以光纖激光器到底選多模組還是單模組要看客戶實際的加工需求。
12000W單模組切割6mm碳鋼效果
12000W多模組切割30mm碳鋼效果
此外，為了滿足不同公司個性化應(yīng)用需求，同種功率下銳科可提供更多選擇。以12kW為例，銳科生產(chǎn)制造單模組連續(xù)光纖激光器12000S、多模組連續(xù)光纖激光器12000TZ、12000TC等多種同功率的光纖激光器，而且同一類型的激光器還可定制匹配不同的纖芯，可最大程度地滿足客戶的需求。
如何挑選合適的萬瓦激光器產(chǎn)品?
產(chǎn)品的選擇需建立在市場應(yīng)用需求上，對于廣大客戶來說，根據(jù)具體應(yīng)用場景需求來選擇性價比高的激光器才是王道?？蛻艨梢詮募庸ば枨?、成本需求和服務(wù)需求三個方面去綜合衡量。
首先，在加工需求方面，不同客戶對板材的切割厚度、速度、加工效率的需求不同。因此在選配激光器產(chǎn)品時，需結(jié)合日常工廠切割板材及厚度等實際加工需求量較多的情況進行考量。
其次，在最大化滿足當前加工需求現(xiàn)狀的情況下，產(chǎn)品的使用成本也是一大衡量因素。激光器的使用成本可以從產(chǎn)品的電光轉(zhuǎn)化效率、停機成本、購買價格等因素多方面綜合對比。
最后，激光器屬于高單價的大宗商品，使用年限較長，拋開產(chǎn)品的性能參數(shù)(光束質(zhì)量、電光轉(zhuǎn)化效率、穩(wěn)定性等)、板材切割需求等因素?？蛻暨€需重點考慮產(chǎn)品的質(zhì)保和售后問題，而從這個角度看，優(yōu)選激光器大品牌是一個較好的選擇。
來源：激光制造網(wǎng)