圖1 OPTIPLEX 3015 DDL
在此背景下,MAZAK順應(yīng)市場(chǎng)需求,極具前瞻性地推出了第三代DDL(Direct Diode Laser)激光切割機(jī)。OPTIPLEX 3015 DDL(圖1)的推出填補(bǔ)了激光切割市場(chǎng)的空白,為現(xiàn)有的光纖和CO2系列產(chǎn)品做了有效補(bǔ)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(zhǎng)的CO2激光,大多數(shù)金屬材料對(duì)于1.08μm的光纖激光具有更高的吸收率。與上述兩種波長(zhǎng)的激光器相比,波長(zhǎng)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(zhǎng)最短的激光。從圖2可以看出,金屬對(duì)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(jī)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(shì)。本文主要從效率、切割品質(zhì)和能耗三個(gè)方面來(lái)闡述OPTIPLEX 3015 DDL的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
高效率
實(shí)際應(yīng)用證明,在同等激光功率條件下,在對(duì)薄板材料進(jìn)行切割時(shí),MAZAK OPTIPLEX 3015 DDL的切割速度比光纖激光要快14%~50%;在對(duì)中厚板材料進(jìn)行切割時(shí),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(duì)不同波長(zhǎng)激光的吸收
圖3 DDL與光纖激光切割不同金屬時(shí)的速度對(duì)比
圖4 CO2和直接半導(dǎo)體激光切割機(jī)切割低碳鋼薄板的表面粗糙度對(duì)比
高品質(zhì)
一般情況下,光纖激光切割機(jī)在加工厚金屬材料時(shí),要確保高品質(zhì)的切割面相對(duì)比較困難,所以多數(shù)激光廠家在銷售光纖激光切割機(jī)時(shí),更為強(qiáng)調(diào)的是高速切割,部分對(duì)切割品質(zhì)要求高的客戶仍采用CO2激光切割機(jī)。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(shì),可在滿足客戶高速切割需求的同時(shí),確保高品質(zhì)的切割表面。
圖4展示了4kW CO2激光切割機(jī)和直接半導(dǎo)體激光切割機(jī)在切割4mm以下厚度低碳鋼材料時(shí)表面粗糙度的對(duì)比情況。通過(guò)對(duì)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(jī)、光纖激光切割機(jī)和CO2激光切割機(jī)在切割16mm厚低碳鋼材料的表面粗糙度對(duì)比情況。通過(guò)對(duì)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(jī)的加工品質(zhì)已經(jīng)非常接近。
圖5 不同激光切割機(jī)切割低碳鋼的表面粗糙度對(duì)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(jí)半導(dǎo)體器件將電能直接轉(zhuǎn)化為光能,減少?gòu)?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(duì)比
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