激光切割功率逐步提高的原因（激光切割功率逐步提高的原理）

近年来，激光技术在工业生产中发挥着越来越重要的作用。随着我国制造业向高端化、智能化转型，传统的加工工艺已不能满足市场对产品生产更高效率、更高精度的要求。激光技术以其效率高、耗材少、材料变形小、对加工对象适应性强等优点，不断提高在工业生产各个环节的渗透率，成为高端制造中不可或缺的重要加工工具。

激光切割市场现状

在众多的工业应用中，激光切割占据着最大的市场份额。随着光纤激光器的普及和中厚板加工需求的不断增长，优势明显的高功率激光切割机逐渐成为市场新宠。与中小功率激光切割机相比，大功率激光切割机对于相同厚度的板材效率更高。此外，随着功率的大幅提升，切割工艺也发生了革命性的升级，既保证了切割效率，又大大降低了用户的加工成本。也解决了“碳钢板厚板生产不稳定”等老问题。问题。

早在2017年，大族激光、奔腾激光等国内领先激光设备制造商就相继推出12KW激光切割设备并实现小批量出货。到了2018年，12KW激光切割机在各大展会上如雨后春笋般涌现。继大族激光、奔腾激光推出15KW激光切割设备后，领先激光、鸿山激光、邦德激光、力兴激光等激光设备厂家也推出了自己的15KW产品。2019年，大族激光联合奔腾激光再次更新激光切割的功率极限，推出20KW光纤激光切割机并将其推向终端市场。国产光纤激光器也逐渐突破了功率限制，从12KW到20KW、25KW。目前，市场上已推出最高功率为30KW的光纤激光器。

万瓦设备有什么难点？功能组件是主要约束

虽然我国高功率激光器的应用发展迅速，但功能部件的稳定性成为制约超高功率激光切割设备发展的障碍。切割头适配功率的增长远远低于激光器和激光切割机功率的增长。

激光切割机切割头的主要部件是喷嘴、聚焦透镜和焦点跟踪系统。喷嘴是光纤激光切割机床上最常用的易损件。主要有平行式、会聚式和圆锥式三种。切割质量与喷嘴的形式和喷嘴的尺寸密切相关。

聚焦镜是切割头的核心部件。激光发射的原始光束通过透镜聚焦形成高能量密度光斑。随着市场对高功率激光器需求的上升，传统镜头的焦深和焦斑之间存在限制关系。增加焦深将不可避免地导致焦斑尺寸的扩大。很多情况下无法满足激光加工的要求。长焦深、高分辨率的对焦镜头已成为新的市场需求。聚焦镜的焦距和焦点位置对激光切割质量有影响。短焦和长镜头适合薄材料的高速切割，长焦和长镜头适合切割厚工件。

激光切割机的焦点跟踪系统一般由聚焦切割头和跟踪传感器系统组成。激光切割机在加工过程中，可以防止板材碰撞和切割不平整的情况，快速加工图形，降低产品的不良率。目前，跟踪系统主要有两种形式。第一种是电容式传感器跟踪系统，也称为非接触式跟踪系统；第二种是感应式传感器跟踪系统，也称为接触式跟踪系统。

目前国内大功率切割头市场以Prest为主，万瓦以上级别的激光切割机大多配备Prest的切割头。在这样的形势下，国内企业正在迎头赶上。大族激光、华工激光、奔腾激光等设备厂商也加大了切割头的研发投入，以稳定自己的高功率激光设备，并取得了一定的成果。雷自动化、武汉奥森迪克、上海嘉强自动化、深圳万顺兴等苏州钋切割头厂家也取得了一定的突破。据了解，PoradiumAutomation推出了可承受15kW超高功率的切割头，并已实现量产。30kW切割头技术也取得了突破。

PoHeaderW切割头

大功率切割头实现国产化有何难点？

对于高功率激光切割来说，切割头的稳定性是一个主要问题。据OFweek激光网了解，切割头的难点主要体现在四个方面：镜片镀膜工艺、光路设计、冷却系统和电机定位。切割头制造商PoonradiumAutomation的一位技术人员表示：“高功率切割头最根本的难点就是镜片。随着激光功率越来越高，镜片承受的功率密度也随之增加，保证高功率切割头的稳定性。”——功率切割头，镜片是最大的难点，我们通过镜片镀膜工艺的突破解决了这个问题，目前我们在市场上的切割头可以稳定承受最大15kw的功率输出。

镜头问题之后，光路设计也是一个大问题。由于大功率切割头的变焦方式基本上都是准直镜变焦，这与传统的低功率切割头采用聚焦镜变焦不同。移动准直镜比移动聚焦镜更能改变激光焦点。对于高功率激光头，如果准直镜向上移动，距离光纤更近，则其承受的功率密度会更高。

除了镜片镀膜工艺和光路设计之外，切割头冷却系统和精准电机控制也是大功率切割头面临的难题。在板材切割过程中，激光功率的增加带来了更大的能量，从而增加了镜片和割嘴温度升高的概率。必须采用水冷或其他制冷方案来保证加工过程中的冷却。在电机控制方面，PoonradiumAutomation在电机上设置了一些反馈方式，通过反馈进行补偿，修正位置，使定位更加准确，加快对焦的响应速度。

激光切割头的预期前景

激光切割头的前景与激光切割市场密不可分。随着激光切割功率的提高，加工效率大大提高，可加工材料的厚度范围也大大扩大。随着智能制造进程的进步，未来激光的覆盖率和市场份额将越来越高。在此背景下，国产大功率切割头仍有非常广阔的发展前景。

除了功率提升之外，未来切割头还将走向智能化。目前市场上的低功率切割头只能看到焦点的变化，不知道内部发生了什么。由于大功率切割头承受的能量较高，及时、准确地掌握切割头内部状况就显得尤为重要。因此，清楚地了解准直镜、聚焦镜、保护镜的温度、气体的压力，甚至通过智能监控系统监控镜片的清洁度，将是切割头未来的发展方向之一。

目前，国产6000W以上切割头市场占有率较低。随着PoradiumAutomation率先在万瓦级切割头领域取得突破并填补国内空白，国产切割头也将迎来更好的局面。据悉，PoradiumAutomation致力于提供激光智能装备完整解决方案。公司秉承技术创新理念，满足激光设备集成商的智能化需求。公司拥有强大的研发团队，获得多项国家专利，并拥有强大的售后服务团队，为中国万瓦激光智能制造转型升级提供有力服务。