探秘三菱电机:激光+AI有何作用?同轴供给切割工艺效果如何?
随着万瓦激光规模化应用,切割头易发热的问题已成为一个普遍且难以彻底解决的问题。造成切割头发热的原因通常是加工过程中聚焦镜上出现异物灰尘,这些灰尘吸收光纤激光的能量后引起镜片发热,轻则影响加工质量,严重的可能导致镜片炸毁。为解决密封性问题,国内激光厂家通常会在切割头外部缠胶带。李林英表示:“国内贴胶布似乎已经标准化了,大家都以此为标准,甚至还有在外面套密封袋的,但这是不应该的,不仅不美观而且存在安全隐患。三菱的切割头用的是全密封腔体,整个生产过程都在无尘室里进行。切割时我们用清洗气体,给切割头一个正压,通过往外喷气隔绝外面的灰尘。而在透镜周围我们加了水冷系统,能对镜片不断进行冷却。凭借过硬的技术,三菱生产的切割头基本都能达到半永久的标准,使用过程中几乎不需要维护,10kW切割头也能长时间稳定不间断加工。”
在光纤激光器上,目前三菱开开发出的最高功率是10kW。糸谷表示:“我们认为,对切割市场尤其是碳钢加工市场,6000W功率已经足够使用,再多就是多余的能量。但现在客户提出了不同的需求,比如生产率要提高,加工速度要提高,像铜、铝等高反材料的加工能力也要提高,而这些需要更高功率,为此我们开发了10kW激光器。我们计划相继推出12kW和15kW的激光器,新产品预计会在明年和大家见面。”
随着万瓦激光设备推出,氮气、空气切割碳钢的工艺也逐步被市场接受。用氮气切割碳钢能够大大提升生产效率,但氮气压力大,用气成本高。空气切割成本低,但端面会发生氧化,需要后续进行抛光打磨,同时空气中存在的水、油也会给设备带来一定风险。为解决这些问题,三菱开发出氮气、空气同轴供给的切割工艺。李林英表示:“实际上在氮气切割过程中真正起作用的仅仅是流到割缝里的氮气,外面的氮气对切割是起不到作用的。三菱用一定比例的空气来代替外围的氮气,既降低了用气成本,也确保了端面的品质。经过验证我们看到,采用同轴供给切割的端面稍微带黄但几乎看不出来,和氮气切割效果非常接近。在5-16mm的板材加工上能够节省70%的氮气,但对过薄或者过厚的板只能节约20-30%。”
切割时板材上部溢出的绝大部分是空气降低了N2使用量
当然,既然使用空气就无法回避空气中水和油的问题。李林英表示:“如果客户有用空气的需求,我们会在技术提案里要求客户选配无油空压机并配齐三级过滤。无油空压机价格高,但对设备的寿命作用非常大。此外三菱的机床内部也有三级过滤装置,但这个是防止万一客户的过滤失效,能够一定程度上保护自己的设备,而不能够长时间承担空气的过滤任务。如果用户能够按照标准配置无油空压机和三级过滤系统,并定时更换滤芯,那么空气是完全可以放心使用的。”
三菱战略:立足高端市场 布局未来应用
目前国内的激光切割市场基本实现了国产化,国产激光切割机在市场上占据绝对的主流位置,但进口产品依然无法被完全取代。糸谷认为:“国产厂家非常多,包括三菱在内的进口机床,在销售上确实因价格方面的问题碰到很多困难。但是我们三菱一贯坚持的理念是设备稳定性好、能长时间加工、自动化程度高。基于这样的理念,我们的目标客户也是那些追求高品质、希望设备能长期稳定使用的客户,通常这类客户有自己的产品需要生产,激光机床加工的是他们自己的零部件,所以对他们来说稳定更加重要。”
目前国内代加工市场庞大,但代加工本身对效率、成本的要求特别高,反而对品质的要求会相对低一些。糸谷表示:“对于众多的代加工用户,我们觉得国产设备更适合。国产设备有自己的优势,在这样的市场我们不会去参与竞争。我们更在意的是有自己产品、对品质要求非常高的客户。”
激光加工未来将走向智能化已成为业内的共识,但目前绝大多数的激光切割仍非常依赖操作员的盯守。随着中国产业的不断升级,无人化、智能化的需求会越来越多,如何才能实现智能化?本次展会三菱展示的方案或许是一个选项。李林英表示:“我们这次展出的光纤激光切割机,设计的初衷就是要打造不停顿的加工机,哪怕是喷嘴坏了、出现加工不良,都不需要人为干预,它会自己更换、调整。这才是面向未来的智能化设备。”
除二维钣金激光切割机外,三菱激光还开发出用于碳纤维成型件切割的三维五轴切割系统。目前市场上的钣金加工机床多用于碳钢不锈钢加工,随着汽车的轻量化不断的发展,碳纤维、铝合金等新材料的需求也不断提高。碳纤维凭借轻巧且耐腐蚀的特点,受到众多领域的欢迎,目前多用于宝马、奥迪等高端车型,以及碳纤维自行车(价值万元以上)、高铁操作面板、无人机、赛车手的头盔等等。李林英表示:“我们对碳纤维市场付出很多努力。目前市场上已经有平面碳纤维切割设备,但三菱率先开发出三维成型的碳纤维激光切割系统,将能够进一步拓宽激光的应用领域。由于碳纤维的材料特性,无法用光纤激光来加工,直接用连续的CO2激光也不行。为此我们开发了光脉冲的CO2激光器,这项技术比较难。以后我们会不断进行研究,开发出更多适合中国市场需求的产品。”
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