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)品應用案例
因此，從實際應用來看，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突破的方向。某些激光器廠商引導“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，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用需求上，對于廣大客戶來說，根據(jù)具體應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)