一直以來，鈑金行業(yè)用戶都希望擁有一臺既能高速切割薄板，又能高品質(zhì)切割厚板的激光切割機。目前，市場上應(yīng)用于鈑金加工的激光器主要分為氣體激光器和固體激光器。以CO2為介質(zhì)的氣體激光，雖然對薄板和厚板都可以切割，但是在加工效率、日常維護(hù)保養(yǎng)和使用成本方面幾乎沒有優(yōu)勢。相比之下，固體激光在節(jié)約成本方面則更具優(yōu)勢，但在厚板的切割品質(zhì)上卻稍有欠缺。試想如果有一臺采用固體激光光源的激光機，既能勝任薄板高速切割，又能實現(xiàn)厚板高品質(zhì)切割，再加上其成本優(yōu)勢，那就堪稱完美組合了。正因為如此，這也成為諸多一流激光廠家研發(fā)的方向。

圖1 OPTIPLEX 3015 DDL

在此背景下，MAZAK順應(yīng)市場需求，極具前瞻性地推出了第三代DDL（Direct Diode Laser）激光切割機。OPTIPLEX 3015 DDL（圖1）的推出填補了激光切割市場的空白，為現(xiàn)有的光纖和CO2系列產(chǎn)品做了有效補充。

光纖激光器之所以逐步取代CO2激光器，最主要原因是在同等功率水平下，光纖激光器的切割速度是CO2激光器的3～5倍。相比于10.6μm波長的CO2激光，大多數(shù)金屬材料對于1.08μm的光纖激光具有更高的吸收率。與上述兩種波長的激光器相比，波長為970nm的DDL激光器則是目前應(yīng)用于激光切割領(lǐng)域的波長最短的激光。從圖2可以看出，金屬對直接半導(dǎo)體激光的吸收率比光纖激光更高。

與光纖激光切割機相比，DDL在光電轉(zhuǎn)化、切割效率、切割質(zhì)量和使用成本等諸多方面具有優(yōu)勢。本文主要從效率、切割品質(zhì)和能耗三個方面來闡述OPTIPLEX 3015 DDL的應(yīng)用優(yōu)勢。

高效率

實際應(yīng)用證明，在同等激光功率條件下，在對薄板材料進(jìn)行切割時，MAZAK OPTIPLEX 3015 DDL的切割速度比光纖激光要快14%～50%；在對中厚板材料進(jìn)行切割時，切割速度比光纖激光要快10%～44%，如圖3所示。

圖2 各種金屬對不同波長激光的吸收

圖3 DDL與光纖激光切割不同金屬時的速度對比

圖4 CO2和直接半導(dǎo)體激光切割機切割低碳鋼薄板的表面粗糙度對比

高品質(zhì)

一般情況下，光纖激光切割機在加工厚金屬材料時，要確保高品質(zhì)的切割面相對比較困難，所以多數(shù)激光廠家在銷售光纖激光切割機時，更為強調(diào)的是高速切割，部分對切割品質(zhì)要求高的客戶仍采用CO2激光切割機。DDL采用的直接半導(dǎo)體激光器在降低厚金屬材料切割表面的粗糙度方面具有優(yōu)勢，可在滿足客戶高速切割需求的同時，確保高品質(zhì)的切割表面。

圖4展示了4kW CO2激光切割機和直接半導(dǎo)體激光切割機在切割4mm以下厚度低碳鋼材料時表面粗糙度的對比情況。通過對比我們可以看出，在薄板材料切割應(yīng)用中，DDL的切割品質(zhì)與CO2激光產(chǎn)品相比已經(jīng)有所超越。

圖5展示了4kW DDL激光切割機、光纖激光切割機和CO2激光切割機在切割16mm厚低碳鋼材料的表面粗糙度對比情況。通過對比可以看出，在厚板材料切割應(yīng)用中，DDL加工工件的表面品質(zhì)和邊緣質(zhì)量均優(yōu)于光纖激光切割，DDL與CO2激光切割機的加工品質(zhì)已經(jīng)非常接近。

圖5 不同激光切割機切割低碳鋼的表面粗糙度對比

低能耗

光纖激光器和碟片激光器系統(tǒng)都需要增加額外的增益介質(zhì)，才能得到足夠高質(zhì)量的光束用于材料加工。直接半導(dǎo)體激光器以半導(dǎo)體激光器為核心，利用單級半導(dǎo)體器件將電能直接轉(zhuǎn)化為光能，減少復(fù)雜的共振單元和反射組件，因此DDL激光發(fā)生器的能耗更低，光電轉(zhuǎn)化效率更高，如圖6所示。目前DDL的光電轉(zhuǎn)化率可達(dá)到40%～50%。

圖6 不同激光器的光電轉(zhuǎn)化率對比

《中國制造2025》的實施，標(biāo)志著智能化生產(chǎn)已成為中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展方向。機床生產(chǎn)廠家應(yīng)始終將創(chuàng)新作為企業(yè)核心競爭力的所在，以不斷探索新技術(shù)為基礎(chǔ)，緊跟鈑金行業(yè)發(fā)展的腳步，在變化中尋找新的機會，持續(xù)為鈑金制造企業(yè)提供最優(yōu)化的生產(chǎn)解決方案。在不斷探求裝備智能化應(yīng)用功能的同時，幫助鈑金企業(yè)將智能生產(chǎn)和激光加工有效融合，在產(chǎn)業(yè)升級之路上求新、思變、齊發(fā)展。