近年來，激光技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中扮演著越來越重要的角色。隨著中國制造業(yè)向高端化、智能化轉(zhuǎn)型進(jìn)程的推進(jìn)，傳統(tǒng)加工工藝已難以滿足市場對產(chǎn)品生產(chǎn)更高效率、更高精度的要求。激光技術(shù)憑借其效率高、耗材少、材料變形小、對加工對象適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)滲透率不斷提高，成為高端制造中不可或缺的重要加工工具。

激光切割的市場現(xiàn)狀

在眾多的工業(yè)應(yīng)用中，激光切割市場占據(jù)著最主要的份額。而隨著光纖激光器的普及與中厚板材加工需求的增長，優(yōu)勢明顯的高功率激光切割機(jī)逐漸成為市場新寵。與中小功率激光切割機(jī)相比，同等厚度的板材高功率激光切割機(jī)的效率更高。此外，伴隨著功率大幅提高，切割工藝也隨之發(fā)生了革命式的升級，在保證切割效率的同時(shí)還大大降低了用戶加工的成本，同時(shí)也解決了“厚碳鋼板生產(chǎn)不穩(wěn)定”等老大難問題。

早在2017年，大族激光、奔騰激光等國內(nèi)領(lǐng)先的激光設(shè)備廠商便先后推出了12KW的激光切割設(shè)備并實(shí)現(xiàn)小批量出貨。到了2018年，12KW激光切割機(jī)在各大展會上如雨后春筍般涌現(xiàn)，而在大族激光、奔騰激光推出15KW激光切割設(shè)備之后，領(lǐng)創(chuàng)激光、宏山激光、邦德激光、力星激光等激光設(shè)備廠商也均先后推出自己的15KW產(chǎn)品。2019年，大族激光與奔騰激光再次更新激光切割的功率上限，推出20KW光纖激光切割機(jī)并推向終端市場。國產(chǎn)光纖激光器也逐步突破功率的限制，從12KW，到20KW、25KW，目前市面上最高已推出功率為30KW的光纖激光器。

萬瓦設(shè)備難點(diǎn)何在？功能部件成主要制約

盡管我國高功率激光應(yīng)用發(fā)展迅速，但功能部件的穩(wěn)定性成了制約超高功率激光切割設(shè)備發(fā)展的障礙，切割頭適配功率的增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于激光器與激光切割機(jī)功率的增長。

激光切割機(jī)切割頭的主要組成部分有噴嘴、聚焦透鏡和聚焦跟蹤系統(tǒng)。噴嘴是光纖激光切割機(jī)床上最常用的易耗件，主要有平行式、收斂式和錐形式三種，切割質(zhì)量與噴嘴的形式和噴頭尺寸有著密不可分的關(guān)系。

聚焦透鏡是切割頭的核心部件，激光器射出的原始光束經(jīng)過透鏡聚焦， 才能形成高能量密度的光斑。隨著市場對大功率激光器的需求上升，傳統(tǒng)透鏡焦深和焦斑存在制約關(guān)系，增加焦深必然引起焦斑尺寸的擴(kuò)大，在很多情況下無法滿足激光加工的要求，長焦深、高分辨的聚焦透鏡成為了新的市場需求。聚焦透鏡的焦距和焦點(diǎn)位置都對激光切割質(zhì)量有影響，高速切割薄型材料適合選用短焦長透鏡，切割厚工件適合選用長焦長透鏡。

激光切割機(jī)聚焦跟蹤系統(tǒng)一般是由聚焦切割頭和跟蹤傳感器系統(tǒng)組成，在激光切割機(jī)加工的過程中能夠防止撞板和高低不平切割不理想的情況，迅速處理圖形并且降低產(chǎn)品的次品率。目前，主要有兩種形式的跟蹤系統(tǒng)，第一種是電容式傳感器跟蹤系統(tǒng)，又被稱為非接觸式跟蹤系統(tǒng)；第二種是電感式傳感器跟蹤系統(tǒng)，又被稱為接觸式跟蹤系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)高功率切割頭國產(chǎn)化難點(diǎn)何在

對高功率激光切割而言，切割頭的穩(wěn)定是一大難題。據(jù)了解，切割頭難點(diǎn)主要體現(xiàn)在鏡片鍍膜工藝、光路設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)和電機(jī)定位4個(gè)方面。切割頭制造商釙鐳自動化的技術(shù)人員介紹說：“高功率切割頭最根本的難點(diǎn)在于鏡片。隨著激光功率越來越高，鏡片承受的功率密度也越大，確保高功率切割頭的穩(wěn)定鏡片是最大的一個(gè)難關(guān)。我們通過鏡片鍍膜工藝的突破解決了這一問題，目前我們推出市面的切割頭最高能穩(wěn)定承受15kw的功率輸出。”

在鏡片問題之后，光路設(shè)計(jì)也是一大難題。由于高功率切割頭的變焦方式基本上都是準(zhǔn)直鏡變焦，這與傳統(tǒng)低功率切割頭采用聚焦鏡變焦的方式不同。移動準(zhǔn)直鏡對激光焦點(diǎn)的改變比移動聚焦鏡大得多，對高功率激光頭而言，如果準(zhǔn)直鏡向上移動距離光纖更近，所承受的功率密度也就更高。

除了鏡片鍍膜工藝和光路設(shè)計(jì)之外，切割頭冷卻系統(tǒng)、電機(jī)精密控制也是高功率切割頭的難題。在板材切割過程中，激光功率提高帶來更大的能量，增大了鏡片、割嘴溫度上升的幾率，必須通過水冷或其他制冷方案來保證加工過程中的冷卻。在電機(jī)控制方面，釙鐳自動化在電機(jī)上設(shè)置了一些反饋方式，通過反饋進(jìn)行補(bǔ)償，校正位置使定位更精準(zhǔn)的同時(shí)也加快了調(diào)焦的響應(yīng)速度。

激光切割頭前景預(yù)期

激光切割頭的前景與激光切割市場密不可分。隨著激光切割功率的提升，大大提高了加工效率，也大大拓展了可加工材料的厚度范圍。隨著智能制造進(jìn)程的深入，激光未來的覆蓋率和市場占有率都會越來越高。在這樣的背景下，國產(chǎn)高功率切割頭還有著非常廣闊的發(fā)展前景。

除了功率提升之外，切割頭未來還將走向智能化。目前市面上的低功率切割頭只能看到焦點(diǎn)的變化，并不知道內(nèi)部的情況。而高功率切割頭承受的能量更高，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握切割頭內(nèi)部情況尤為重要。因此，通過智能監(jiān)測系統(tǒng)清楚地獲悉準(zhǔn)直鏡、聚焦鏡、保護(hù)鏡溫度情況，氣體的壓力狀況，甚至是對鏡片清潔度進(jìn)行監(jiān)測，都將是切割頭未來的方向之一。

目前，6000W以上的國產(chǎn)切割頭市場占有率較低。隨著釙鐳自動化在萬瓦切割頭領(lǐng)域率先取得突破，填補(bǔ)國內(nèi)空白，國產(chǎn)切割頭也將迎來更好的局面。據(jù)悉，釙鐳自動化致力于為激光智能裝備提供成套解決方案，公司秉承科技創(chuàng)新的理念去滿足激光裝備集成商的智能化需求。公司擁有強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，獲得國家多項(xiàng)專利，同時(shí)具備強(qiáng)大的售后服務(wù)團(tuán)隊(duì)為中國萬瓦級激光智造的轉(zhuǎn)型升級提供強(qiáng)大的服務(wù)。