曙光若隱若現(xiàn),內(nèi)卷加劇的激光切割市場(chǎng),敢問(wèn)路在何方?
近幾年,萬(wàn)瓦風(fēng)潮市場(chǎng)熱度持續(xù)高漲,并快速席卷激光行業(yè),但也引來(lái)不少質(zhì)疑,尤其是剛落地的6萬(wàn)瓦激光切割機(jī)更是眾說(shuō)紛紜。出乎意料的是,不到半年6萬(wàn)瓦激光切割機(jī)便供不應(yīng)求。鋼構(gòu)行業(yè)接連復(fù)購(gòu)超高功率激光切割,用來(lái)替代等離子切割,種種跡象似乎與質(zhì)疑聲大相徑庭。從傳統(tǒng)工藝替代和應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看,超高功率激光對(duì)于金屬切割加工的意義絕非一般。
激光替代等離子市場(chǎng)現(xiàn)狀
Lasers Shape the Future
早在激光切割普及之前,等離子切割是金屬加工領(lǐng)域最為成熟的工藝。它利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬局部熔化,并借助高速等離子的動(dòng)量排除熔融金屬以形成切口,其加工質(zhì)量和成本均較為可觀。此時(shí),等離子切割在中薄板領(lǐng)域,憑借其切割速度快、端面光滑等優(yōu)點(diǎn)還在廣泛應(yīng)用。
但隨著激光的興起,激光切割開(kāi)始對(duì)等離子切割形成一定程度的沖擊。在薄板切割領(lǐng)域,千瓦級(jí)光纖激光器相對(duì)等離子切割質(zhì)量和效率具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),高精度、切縫小、熱影響區(qū)小、邊緣無(wú)毛刺和切割速度快等顯著優(yōu)勢(shì)使其成為該領(lǐng)域首選。相比之下,等離子切割的劣勢(shì)已經(jīng)凸顯出來(lái)。
為應(yīng)對(duì)激光切割的沖擊,設(shè)備廠商針對(duì)等離子切割斷面質(zhì)量粗糙、垂直度差等弊病開(kāi)發(fā)出更為精細(xì)的設(shè)備,通過(guò)縮小噴嘴孔尺寸而產(chǎn)生極度壓縮弧,大幅提高電流密度,以獲得更高的切割精度和更好的光潔度。但即便如此,等離子切割在薄板領(lǐng)域的加工效率、精度和環(huán)保等方面仍無(wú)法與激光切割媲美。
伴隨加工材料厚度的提升,彼時(shí)的千瓦級(jí)激光切割也遇到不少挑戰(zhàn),在30-50mm區(qū)間的中厚板領(lǐng)域,激光切割速度要明顯低于精細(xì)等離子切割機(jī),無(wú)法撼動(dòng)其在中厚板領(lǐng)域的地位。
直到2020年,萬(wàn)瓦激光切割技術(shù)的出現(xiàn)為金屬加工注入新的活力,助力傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)變革與升級(jí)。彼時(shí),邁入萬(wàn)瓦時(shí)代的激光切割開(kāi)始對(duì)等離子發(fā)起第二輪挑戰(zhàn),猛烈地沖擊著龐大的等離子切割市場(chǎng)。
20kW 激光 VS 300A 等離子 20mm以內(nèi)碳鋼/不銹鋼,20kw激光切割效率超越300A等離子,但一次性采購(gòu)成本,激光切割遠(yuǎn)超等離子切割,用戶仍在兩者之間徘徊,要談替代還為時(shí)過(guò)早。 在2022年,30kW激光的普及,才真正動(dòng)搖了等離子切割的主導(dǎo)地位,同時(shí)開(kāi)始在中厚板領(lǐng)域?qū)Φ入x子切割形成沖擊。 30kW 激光 VS 300A 等離子 2023年,國(guó)產(chǎn)超高功率光纖激光器技術(shù)突飛猛進(jìn),60kW激光應(yīng)運(yùn)而生,真正意義上突破切割厚度局限,再一次叫板等離子切割。 60kW 激光 VS 300A 等離子 從切割效率和切割質(zhì)量上看,60kW激光切割已具備完全取代等離子切割的能力。目前,激光切割和等離子切割在整體經(jīng)濟(jì)效益層面已形成均勢(shì),各占半壁江山,超高功率激光切割展現(xiàn)出極為廣闊的應(yīng)用前景。 應(yīng)用場(chǎng)景有望實(shí)現(xiàn)“全面替代” Lasers Shape the Future 萬(wàn)瓦激光還未普及之前,激光切割主要在10mm以下的薄板優(yōu)于等離子切割,但在30-50mm區(qū)間,等離子切割占據(jù)速度優(yōu)勢(shì)明顯,激光切割無(wú)法與之相比。 伴隨萬(wàn)瓦激光的起勢(shì),到如今60kW的大范圍普及,激光切割正把覆蓋范圍擴(kuò)展到中厚板切割領(lǐng)域。此時(shí),等離子切割市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)急劇萎縮,并在部分應(yīng)用場(chǎng)景中被逐漸替代。 激光切割市場(chǎng)份額迅速攀升的背后,一方面是高功率光纖激光技術(shù)的成熟;另一方面,則是由于鋼構(gòu)、船舶制造、航天航空、核電等制造行業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)高效、高質(zhì)量的厚板切割提出了迫切需求。 在鋼構(gòu)行業(yè),碳鋼扮演著至關(guān)重要的角色,它廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)支撐材料,如梁、柱和鋼板,以及橋梁、建筑骨架和高層建筑等。隨著產(chǎn)業(yè)升級(jí),市場(chǎng)對(duì)碳鋼加工提出新的要求,切口質(zhì)量高、邊緣平滑,減少后續(xù)加工難度;切割速度快,提高生產(chǎn)效率;熱影響區(qū)小,減少材料變形和開(kāi)裂。對(duì)于鋼構(gòu)行業(yè)而言,超高功率激光切割滿足了更為苛刻的加工要求,高效、高質(zhì)量、低成本的優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步助力激光切割取代等離子,成為未來(lái)行業(yè)的主流技術(shù)。 在船舶制造行業(yè),鋼材的消耗主要集中在中厚板領(lǐng)域。常用的材料型號(hào)包括2C、3C、4C、5C等專用碳素鋼,以及12MnC、16MnC、15MnTiC、14MnVTiReC等專用特種鋼。對(duì)于普通船只,切割精度的要求相對(duì)較低。然而,對(duì)于大型船只,如集裝箱船、LNG液化氣船和大型郵輪等,它們的建造屬于“精度造船”,對(duì)切割精度的要求更為嚴(yán)格。這些大型船只的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)切割的準(zhǔn)確性和一致性要求極高。其次,不銹鋼在船舶制造中也有一定的應(yīng)用,特別是在需要防腐蝕和耐腐蝕的場(chǎng)合??偟脕?lái)說(shuō),船舶制造業(yè)對(duì)加工設(shè)備的穩(wěn)定性、加工精度、加工厚度要求極高,因?yàn)檫@將直接影響到船舶的整體性能和使用壽命。因此,超高功率激光切割憑借高效、高質(zhì)量、綜合成本可控等優(yōu)勢(shì),成為了船舶制造中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量厚板切割的關(guān)鍵手段。 6字當(dāng)頭引領(lǐng)激光切割邁向高品質(zhì)發(fā)展 Lasers Shape the Future 策馬狂奔的激光已經(jīng)走上發(fā)展快車(chē)道,但行業(yè)卻困“卷”于功率提升,同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)下,一些企業(yè)已經(jīng)率先改變。2023年9月,凱普林基于深厚的泵浦源技術(shù)積累,發(fā)布了CTC芯片一體化技術(shù)以及高亮度、準(zhǔn)單模新一代雷霆光學(xué)平臺(tái),推出全新一代雷霆系列光纖激光器。具備高集成、高功率、高亮度的三大特色,追求更高激光功率的同時(shí),激發(fā)激光切割應(yīng)用潛力。此次發(fā)布意義非凡,以全新技術(shù)破卷行業(yè)低質(zhì)發(fā)展,引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革。 CTC芯片一體化技術(shù)雖是首次對(duì)外公布,但早在2022年凱普林推出的閃電系列光纖激光器中,已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用。它將芯片、熱沉結(jié)構(gòu)、泵浦模塊與激光器融為一體,徹底摒棄了傳統(tǒng)的分體式設(shè)計(jì),不僅提高了光纖耦合效率、泵浦功率,更在散熱方面達(dá)到了前所未有的突破。這一創(chuàng)新無(wú)疑為國(guó)產(chǎn)光纖激光器的未來(lái)發(fā)展點(diǎn)亮了前行之路,引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)邁向高集成和智能化的嶄新篇章。 據(jù)了解,凱普林的雷霆60kW光纖激光器具備了切割效率高、切割質(zhì)量好、材料利用率高、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低、安全環(huán)保等多項(xiàng)顯著優(yōu)勢(shì),未來(lái)將逐步替代火焰切割、等離子切割、高壓水切割等傳統(tǒng)高污染、高能耗切割工藝。通過(guò)高速空氣切割技術(shù),取代昂貴的氮?dú)?、氬氣切割工藝以及速度較慢的氧氣切割,速度快數(shù)倍且切割質(zhì)量高。 毫無(wú)疑問(wèn),60kW的出現(xiàn),促進(jìn)了激光切割能力實(shí)現(xiàn)跨步進(jìn)階。不僅解決50-100mm碳鋼高質(zhì)量切割問(wèn)題,更是突破高質(zhì)量切割碳鋼厚度極限,在厚板領(lǐng)域形成對(duì)中低功率段產(chǎn)品以及等離子切割的降維打擊,中薄板市場(chǎng)更是削鐵如泥,實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)等離子工藝的全面替代,為將來(lái)船舶制造、鋼構(gòu)、機(jī)械加工、能源電力等制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供助力。 展望—光纖激光器的未來(lái) Lasers Shape the Future 雖然本文筆者認(rèn)同高功率激光的重要性,但功率提升依然是行業(yè)內(nèi)卷的原因之一。我們應(yīng)該在注重激光器綜合性能和底層技術(shù)升級(jí)的同時(shí),也要不斷挖掘應(yīng)用潛力,例如中厚板激光焊接工藝。 從市場(chǎng)的角度看,我國(guó)作為基建第一大國(guó),國(guó)內(nèi)制造業(yè)的發(fā)展明顯高于國(guó)外。未來(lái),光纖激光器的進(jìn)一步發(fā)展也將讓中國(guó)從“制造大國(guó)”走向“制造強(qiáng)國(guó)”。毋庸置疑,我國(guó)激光行業(yè)一直在快步行進(jìn),很快將迎來(lái)下一個(gè)“黃金十年”!
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