光纤激光器成钣金加工“搅局者”

　　生产能力需求加快推动钣金行业快速发展，中国是生产制造特别是出口大国，很多的国外企业都来华进行投资，随着科学进步金属精加工能力不断扩大，而属于金属加工行业的机箱机柜，电子控制箱等金属包装箱都属于钣金加工件，它们的需求变化也左右了钣金加工的需求变化。

　　利润升高，钣金加工对于人工的要求比较高，而冲压可以达到30%左右，激光切割可以达到50%左右，虽然现在钣金加工只占金属加工的25%左右，但是随着市场的进步，我相信钣金加工占有的市场份额将会越来越大。

　　目前，我国的的数控激光切割技术已经初具规模，先进的激光切割在配合钣金加工的应用和辅助，将成为提升国内汽车行业技术水平全面进步的关键，激光切割技术是伴随着钣金行业的发展而发展的，汽车零部件的制造和汽车车身的成型制造是激光切割应用的重点，现在以激光切割和钣金加工的新技术、新工艺已经成为了厂家制胜的法宝。

　　1.激光切割

　　激光切割具有良好的切割效果和精度，并且操作起来非常的简单，它所具有的优点也比机器切割要明显的多，如切速快、切缝窄、切口光洁度高、变形微、热影响区小、效率高等特征，现在切割不仅仅的局限于二维平面切割，更多的向着三维立体化的切割发展。

　　2.激光焊接

　　激光焊接能帮助我们实现设备等铸造件的焊接，大量的激光焊接使汽车车身的重量在逐步的减轻，并且具有很高的质量和安全性能，另外在配合钣金加工技术的应用，成为了目前国内当仁不让的汽车车身加工技术。

　　3.激光打孔

　　激光打孔除了适合较大直径的圆孔外还适合较小直径的圆孔，在一些比较知名的激光打孔企业，完全可以做到直径不到0.2mm深度达到7mm的小孔加工。

　　随着钣金加工的不断的发展，对激光加工设备的需求也越来越明显，特别是在大功率激光设备上的需求与日俱增。

　　从1980年以来，大功率CO2激光钣金切割系统的全球总安装设备数超过50000台，年销售设备数在3500到4000台之间，占据了钣金加工的绝大部分的市场份额。如今，大功率光纤激光器在市场上的异军突起将在整个系统供应商行业掀起巨浪。首先，光纤激光器已经从CO2激光器供应商手中抢占一部分市场份额，而这个比例在不断的扩大。

　　光纤激光器改变钣金加工格局

　　激光市场的竞争日益激烈。新技术、新应用以及现有技术的不断改进都在不断改变着市场的格局。诞生于60年代，发展于90年后的光纤激光器凭借着她的先天性优势不断地扩充自己的地盘，全面向光通讯、大功率激光加工、激光医学、生物技术扩张，特别是她在激光加工和光通讯方面的发展潜力，让业界叹为观止，这位市场的新宠或许会在未来的某一天取代传统激光器。

　　伴随着激光技术的成熟，激光在各领域的应用日益普及。特别是在激光加工、光通讯、激光武器等领域。在激光加工领域，由于具有能量集中、易于操作、高柔性、高效率、高质量、节能环保等突出优点，迅速在汽车、电子、航空航天、机械、冶金、铁路、船舶等工业部门广泛普及，几乎包括了国民经济的所有领域，被誉为“制造系统共同的加工手段”。在光通讯领域，半导体激光器牢牢地掌握着该市场，随着光通讯的普及而迅速发展。激光武器方面，随着各种类型激光武器的研制成功可能将彻底改变未来的战场作战面貌，尤其是在各层次防空和反导系统中，现役的传统武器系统可能遭到淘汰。

　　但随着应用的深入，传统激光的一些制约因素，如：体积庞大、分立元件多、维护困难、寿命短等缺点日益显现。于是，光纤激光器凭借其与生俱来的独特优势趁机崛起。

　　在金属加工领域，切割是不可或缺的重要工艺之一。在20世纪70年代第一台激光切割机诞生以后，激光切割因其能量集中、易于操作、高柔性、高效率、低成本等优势，广泛应用于汽车、机车车辆制造、冶金等工业领域，被公认为是替代传统加工最有效的手段之一，享有“制造系统共同的加工者”的美誉。

　　然而，随着实际应用的不断深入，传统激光机体积庞大、分立元件多、维护困难、寿命短等缺点日益显现，在一定程度上制约了金属加工技术的发展。在这种背景下，光纤激光技术应需而生。

　　随着市场对光纤激光的认同，众多机床厂商也加快了对光纤激光技术的研发和生产。光纤激光切割机相较于普通二氧化碳激光切割机，空间和气体消耗量更省，光电转化率更高，是一款节能环保的新产品，有着巨大的市场潜力。

　　在材料加工领域按照市场份额来算的话，金属加工是激光器最重要的应用范围。钣金切割要求高输出功率和高光束质量的完美结合，特别是在厚截面金属切割的时候；因此只有少数激光器适合用于厚截面的金属切割。因为激光光束的质量通常会随着输出功率的增加而衰减。在钣金切割方面占据主导地位的激光产品是CO2激光器，因为它具有高功率的单元和高光束质量。

　　光纤激光器在切割薄型金属的时候，相比CO2激光器有明显的速度优势，相比CO2激光器所需的功率要低。但光纤激光器的速度优势在切割厚型金属的时候并不明显。对于较大的工件厚度（大于4mm),光纤激光器的切割速度下降到一个相当于CO2激光器的切割速度水平。从本质上讲，光纤激光器切割大型厚工件的速度大幅下降，主要归因于光纤激光器辐射的吸收机制。金属不见对光纤激光器辐射的吸收性在其厚度较小的时候达到最高值，随之变厚时而下降；相反CO2激光器的辐射吸收性随着加工金属部件的厚度增加而增强，在加工部件厚度达到最高的时候吸收性也随之达到最高值。

　　在加工10mm的不锈钢中，与光纤激光器相比，CO2激光器可获得更卓越的切割边缘质量。利用高光度的光纤激光器在高速切割厚型钢材时产生的狭窄切逢实现有效的熔融喷射是有难度的，结果造成切割边缘质量的下降。

　　为什么选择光纤激光器

　　随着全球经济实现恢复性的增长和激光技术高速发展，激光切割技术已广泛应用于航空航天，轨道交通，汽车制造，钣金加工等重点行业。而光纤激光切割机的问世，无疑在整个激光切割史上具有划时代的里程碑意义。

　　众所周知，光源是激光切割机最核心的部件，有一个问题值得大家注意，那就是：为什么光纤激光器能够作为切割机的光源而在短时间内迅速占领市场并被大家广为推崇？概括起来，主要有以下几点：

　　一、光纤激光器波长短为1070nm,是CO2激光波长的1/10，这就有利于被金属材料吸收，使其在切割碳钢、不锈钢、以及纯铝、黄铜等高反射材料比传统的CO2激光切割机具有更快的切割速度。

　　二、光束质量高，从而能够实现更小的光斑直径，即使在更长的工作距离及更深的焦深情况下，仍能提供很快的加工速度，极大地降低工件公差。以配置有IPG 2KW光纤激光切割机为例，其切割0.5mm碳钢的速度可达40m/min。

　　三、光纤激光器是综合使用成本最低的激光器，可以节省大量费用。由于光纤激光器的电光转换效率高达30℅，从而降低了电能和冷却的效用成本。以同功率2KW光纤激光器和CO2激光器用液氮切割2mm厚不锈钢为例，每小时光纤激光器比CO2激光器节省费用33.94元，按每年工作7200小时计算，单电费这一项，一台2KW光纤激光器就比同功率CO2激光器每年节约高达25万元；同时光纤激光器的切割速度为CO2的两倍，再加上后期维护和占地等节约的费用，使得光纤激光切割机成为众多厂家首选的钣金加工系统。

　　四、超长的泵浦二极管寿命和免维护，使得光纤激光器成为各厂家的优先之选。

　　光纤激光器泵浦源采用电信级高功率单芯结半导体模块，平均无故障时间超过10万小时，单芯结半导体模块不需要进行水冷，并可以很容易以极高的效率导入双包层光纤，无需复杂的光学聚焦及导光系统。单芯结可以产生与阵列同样的高输出功率，更高的光束质量以及更长的运行时间。光纤激光器有源光纤芯径极小，避免了传统激光器所具有的热透镜效应，能量传输都是在光纤波导中进行，无需分立的元器件，光纤光栅替代传统激光器中的腔镜，构成谐振腔，无需调整和维护等特点使得光纤激光器在使用过程中基本不需要进行维护。

　　五、光纤激光器具有体积小、重量轻，结构紧凑、柔性导光等特性便于集成进运动系统这就降低了使用大型切割平台的复杂性；这些重量更轻的部件，应用了更少的组件和更轻的结构，从而能够被高速移动，在保证精确性的同时，降低了运动能量的消耗，同时为厂家节约了大量的占地费用。

　　六、光纤激光器具有超高的稳定性，在一定冲击、振动、较高温度或有灰尘等及其恶劣环境下仍能进行正常工作，表现出了极高的容忍度。

　　正是由于光纤激光器具有诸多得天独厚的优势，必将加速其在全球激光切割市场的版图扩张。自1980年起，应用高功率CO2激光器作为光源的薄板激光切割系统全球安装量大致为50,000台；每年销售量大致在3500-4000台左右。因此，高功率光纤激光器的市场渗入将会在系统供应领域掀起一片狂潮。首先，光纤激光器很可能会从CO2激光器供应商那里抢夺市场份额。在高功率CO2激光器供应商的眼中，光纤激光器正逐渐成为一个不断增长的、极具竞争力的对手。其次，光纤激光器可以通过吸收那些还未对CO2激光器表现出兴趣的新系统集成商，来扩展光纤切割机市场。第三，当今众多拥有系统集成的全球性企业供应平板切割机，当他们遇到新的竞争时，大多数采取的措施都是将光下激光产品添加至他们的营销组合中；这三要素正在推动着目前激光切割市场的变革。

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