雷射切割碳鋼突破新工藝 高功率雷射市場前景廣闊

鈑金加工是製造業中非常重要的一環。儘管對於金屬加工行業整體而言，鈑金加工只佔約三成的比重，但其幾乎滲透到製造業的方方面面，包括電力、機械、食品、紡織、儀表、廚衛等等。近年來我國製造業快速發展的強勁動能也帶動了鈑金加工行業的發展，2019年我國鈑金加工業總產值已達到7340億元。

2014－2019年中國鈑金加工行業總產值

數據來源：OFweek產業研究院

在鈑金加工行業發展過程中，鈑金切割工藝經歷了幾次迭代，尤其是光纖雷射技術的普及大幅提升了鈑金行業的運轉效率。如今雷射已成為鈑金加工的主流選擇。OFweek雷射網觀察到，在光纖雷射普及後，碳鋼中厚板的加工工藝又經歷了幾次革新，今年一項新的切割工藝更是大大提高了碳鋼加工的效率。接下來小編將帶大家回顧碳鋼中厚板切割工藝的發展歷程。

碳鋼切割工藝發展歷程

在雷射應用普及之前，加工碳鋼中厚板通常用火焰切割、等離子切割、高壓水切割等傳統工藝。傳統工藝進入市場時間較長，且成本較低，因此市場份額巨大，但傳統工藝都存在一些問題，如：火焰切割割縫太寬，加工速度太慢；等離子切割速度和精度雖有提升，但其熱影響區依然較大，無法切割對精度要求高的小零件、小孔；高壓水切割的加工範圍廣，切割質量好，但對水質汙染大，效率也較低。

隨著雷射技術不斷成熟、成本逐漸降低，柔性化程度更高、切割速度更快、加工精度更高、更環保的雷射切割設備逐步開始贏得市場認可。最初雷射切割碳鋼中厚板採用的是大噴嘴氧氣切割，這種工藝切割端面為磨砂面，切割速度較慢，所切工件錐度也較大。

圖片來源：龍雕雷射

為提升加工效率，業內不斷鑽研，開發出亮面切割工藝。亮面切割工藝使用了更小的噴嘴，提升了切割速度，同時也提升了端面光潔度，降低了工件錐度。

隨著更高功率雷射設備的問世，碳鋼中厚板的切割工藝也出現了新的選擇。氮氣、空氣切割工藝使得碳鋼切割速度大幅提升到不鏽鋼切割的水準，同時空氣切割大幅降低了耗氣成本（只需負擔空壓機的電費），因此受到部分用戶的歡迎。但空氣切割端面較為粗糙，且底部有難以去除的熔渣，還需要另外使用打磨工具。此外，空氣切割更大的問題在於，若空氣中水、油等雜質去除不到位，容易汙染切割頭鏡片，導致炸頭等嚴重後果。

在高功率雷射的加持下，2020年一項新的碳鋼切割工藝火了起來。據OFweek雷射網了解，最新的碳鋼中厚板切割工藝採用氧氣切割，其切割效率較傳統工藝可提升74.4％—272.9％，接近空氣切割的水平。此外，採用這種快速氧切工藝切割的工件底部沒有毛刺，不需要額外進行打磨工序，端面雖不及亮面切割工藝，但優於空氣／氮氣切割工藝。

新工藝提升切割性能：更快、更賺錢

目前，快速氧切工藝已得到市場認可，大幅提升了切割效率。實際上，早在去年11月就已有用戶用上了這項新工藝。據了解，該用戶位於山東，主要加工各種厚度的碳鋼材料。該用戶表示：「在去年11月採購了龍雕雷射LD－6025E 12kW光纖雷射切割機後，龍雕雷射工藝人員為我們調試了最新的碳鋼快速氧切工藝，大幅提升了氧氣切割的速度，同時也解決了空氣切割存在的問題與安全隱患。這項技術打破了過去我對碳鋼切割的認知，我從來沒有想到氧氣切碳鋼能切這麼快！目前這項工藝已經開始批量生產，新工藝的運用讓我4個月就收回了設備的投資成本。」

北京龍雕偉業數控設備有限公司（簡稱：龍雕雷射）總經理杜永安在接受OFweek雷射網採訪時表示：「我們公司立足於北方市場，碳鋼的加工需求非常大。過去大家都用等離子切，現在開始用雷射代替等離子。但傳統的雷射氧氣切割速度太慢，客戶投資雷射的成本又遠遠高於等離子，效率太低就沒辦法創造更大價值，因此我們一直在研究如何能提高碳鋼切割的效率。空氣切割雖然快，但是底部有毛刺且難以去除，更關鍵的是很多用戶不按規範處理空氣中的水油，導致切割頭汙染，得不償失。」

速度的提升更夠降低每米運營成本。杜總介紹說：「以20kW雷射切割為例，傳統的氧氣切割工藝每米運營成本為3.05元，採用快速氧切工藝每米成本下降到1.32元。更低的運營成本為用戶帶來更高的效益，也更有利於推動雷射替代等離子的進程，擴大雷射市場。」

新工藝、新技術將繼續推動雷射行業發展

在11月18－20日舉行的鄭州工博會上，龍雕雷射現場帶來了LD－6025E 20kW和LD－13025S 12kW兩款光纖雷射切割機，並在現場進行新工藝演示。其中LD－6025E 20kW重點演示碳鋼亮面切割工藝，在現場展示了40mm的碳鋼亮面切割，而LD－13025S則展示最新的快速氧切工藝。

圖片來源：龍雕雷射

此外，尤為引入注目的是龍雕雷射13米長的大臺面工具機。杜總介紹說：「過去都是6米工具機，但相對而言6米的板會浪費很多材料，13米則能節省很多材料。出於安全性的考慮，我們還加了3道保護措施，一是在龍門前後加了光幕，二是在工具機中間的位置針對Y軸加了軟限位裝置，此外還有一套硬限位裝置，通過這三點來保證加工過程中上下料人員的安全。通過光幕可以檢測龍門附近的異物，如果有人在上下料時進入龍門的移動範圍，工具機就會自動停止運行。」

對於13米工具機的好處，杜總表示：「這樣的設計一是能節約上下料時間，加工和上下料可以同步進行；二是節約了工作檯交換的時間，不用交換工作檯就可以進行加工和上下料的切換，前面加工後面上下料，後面加工前面上下料。此外，13米的床身可以直接上12m的整板，能節約很多材料。目前很多鋼廠、船廠、掛車汽車領域都用得上這種大工件。」

除了13米長的大工具機外，龍雕雷射還展示了2萬瓦雷射切割機。杜總認為，未來雷射應用一定會朝著更高功率發展，把握高功率的機遇才能把握未來。而2萬瓦側重展示高功率亮面切割工藝，杜總表示：「實際上2萬瓦的快速氧切工藝也很成熟，但不同的用戶是有不同的需求的，我們可以根據不同需求提供不同的技術方案。比如對切面要求高的我們就可以採用亮面切割工藝，對速度要求高的就採用快速氧切工藝，這兩種工藝是相輔相成的。」

龍雕雷射成立於2012年，總部位於北京，在濟南設有生產基地，德國設有研發中心，產品遠銷東南亞、西亞、中東、非洲、歐美等地。

在雷射應用日益普及的今天，雷射市場的競爭也愈發激烈，雷射的應用技術也在競爭中不斷發展、不斷突破。如今碳鋼切割工藝實現了新突破，大幅提升了加工效率，但這並非工藝革新的終點。我們相信，隨著雷射功率提升，將有更多工藝得到開發，更多應用場景將被打開，雷射加工的市場也將獲得更大的發展空間。