一直以來(lái)，鈑金行業(yè)用戶都希望擁有一臺(tái)既能高速切割薄板，又能高品質(zhì)切割厚板的激光切割機(jī)。目前，市場(chǎng)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(duì)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(shì)。相比之下，固體激光在節(jié)約成本方面則更具優(yōu)勢(shì)，但在厚板的切割品質(zhì)上卻稍有欠缺。試想如果有一臺(tái)采用固體激光光源的激光機(jī)，既能勝任薄板高速切割，又能實(shí)現(xiàn)厚板高品質(zhì)切割，再加上其成本優(yōu)勢(shì)，那就堪稱完美組合了。正因?yàn)槿绱?，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(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

《中國(guó)制造2025》的實(shí)施，標(biāo)志著智能化生產(chǎn)已成為中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的發(fā)展方向。機(jī)床生產(chǎn)廠家應(yīng)始終將創(chuàng)新作為企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)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(jī)會(huì)，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(shí)，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(jí)之路上求新、思變、齊發(fā)展。