De acordo com o Relatório de Desenvolvimento da Indústria de Laser da China, o mercado doméstico de laser de fibra tem visto um aumento constante na potência e no desempenho dos lasers de fibra produzidos localmente. Em termos de volume de remessas, os lasers de fibra padrão nacionais de média e baixa potência ultrapassaram seus equivalentes estrangeiros, substituindo efetivamente as importações.
Os lasers de fibra padrão domésticos com potência ultra-alta acima de 10 kW também estão se aproximando do volume de remessas de produtos estrangeiros da mesma faixa de potência. Isto indica que os lasers de fibra produzidos internamente estão gradualmente a ser aceites no mercado interno à medida que as suas capacidades independentes de investigação e desenvolvimento continuam a fortalecer-se.
À medida que os requisitos de processamento do mercado industrial para produtos a laser se tornam cada vez mais exigentes, a procura por lasers de alta potência aumenta. No entanto, com uma infinidade de opções de laser de quilowatts disponíveis no mercado nacional, os clientes muitas vezes ficam confusos sobre qual equipamento é mais adequado às suas necessidades.
1. Equívocos comuns sobre a seleção de laser de fibra
Equívoco 1: Maior potência significa maior eficiência de processamento?
Nos últimos anos, a alta potência tornou-se cada vez mais popular na indústria de processamento a laser. Raycus Laser serve de exemplo. No ano passado, as vendas de lasers com potência acima de 10 kW ultrapassaram 2.380 unidades (com um total histórico atingindo 3.200 unidades), um aumento de 243% em relação a 2020, superando em muito outros concorrentes nacionais. Em termos de potência, os produtos de laser de fibra contínua da Raycus Laser atingiram até 100 kW, o que é o primeiro no país.
Mas será que maior potência se traduz necessariamente em maior eficiência de processamento para produtos a laser? A resposta não é necessariamente. Isso depende da configuração dos componentes principais do laser (fibra ativa, fonte de bomba, combinador de alta potência, etc.) e do tipo e espessura da chapa metálica que o cliente está processando. Em primeiro lugar, a configuração dos componentes principais do laser influencia muito a sua eficiência de processamento.
Componentes principais mais avançados e sua combinação podem resultar em eficiência de processamento superior à de outras marcas de lasers da mesma potência.
Em segundo lugar, deve-se considerar o tipo e a espessura da chapa processada pelo cliente, bem como as diferentes aplicações, como soldagem e sobreposição, que podem influenciar ainda mais a eficiência do processamento. Portanto, simplesmente comparar a potência não fornece uma medida da eficiência do processamento.
Vamos dar uma olhada em como os lasers Raycus de 12 kW, 20 kW e 30 kW se comparam ao cortar diferentes espessuras de aço carbono.
A tabela mostra que um laser de 30 kW cortando aço carbono com 10 mm de espessura com auxílio de ar é 25% mais eficiente que um laser de 20 kW. Embora haja um aumento de eficiência, a vantagem não é muito significativa. Porém, no corte de aço carbono com 25 mm de espessura, a vantagem é clara, sendo o laser de 30 kW 114,3% mais eficiente que o laser de 20 kW (com auxílio de oxigênio).
Portanto, em aplicações práticas, os clientes devem escolher o produto de alta potência mais adequado ao tipo e espessura da chapa metálica que estão processando. Se um cliente processa principalmente chapas finas, ele deve escolher um produto de nível de quilowatt que melhor atenda às suas necessidades de eficiência de processamento.
Se eles processam muitas chapas grossas ou têm um grande volume de trabalho, devem optar por um laser de nível de quilowatt de maior potência.
Muitos clientes optam por equipar as suas máquinas com um laser Raycus de 30 kW devido à sua elevada carga de trabalho. Eles apreciam sua capacidade de lidar com chapas finas, médias e grossas, velocidade de corte, qualidade de seção transversal e outros requisitos abrangentes.
Especialmente no corte de chapas médias e grossas com ar, as vantagens são claras, aumentando significativamente a eficiência de processamento da fábrica, reduzindo os custos operacionais gerais e alcançando um retorno mais rápido do investimento.
Equívoco 2: Um núcleo de fibra menor é melhor no mesmo nível de potência?
É bem sabido que maior potência e brilho são os avanços atuais na tecnologia laser. Alguns fabricantes de laser propagaram a crença de que um núcleo de fibra menor significa maior brilho, levando os clientes a acreditar erroneamente que quanto menor o núcleo de fibra, mais potente é o laser. Isto, no entanto, é um equívoco.
O brilho nos lasers está intimamente relacionado ao Produto do Parâmetro do Feixe (BPP), que é calculado como BPP = ω₀θʀ, onde ω₀ é o raio da cintura do feixe e θʀ é o ângulo de divergência de campo distante do feixe de laser. Um valor BPP mais baixo indica uma melhor qualidade do feixe. O brilho é definido como potência dentro de uma área unitária e ângulo sólido unitário, com brilho Br=P/(πPPB)².
Dois pré-requisitos para alcançar alto brilho são aumentar a potência do laser e melhorar a qualidade do feixe. Uma melhoria única ou combinada nesses dois aspectos pode aumentar o brilho do laser. Embora existam algumas maneiras de aumentar a potência, melhorar a qualidade do feixe não significa necessariamente usar uma fibra com diâmetro de núcleo menor.
Isto ocorre porque o diâmetro do núcleo da fibra não pode ser equiparado ao diâmetro da cintura do feixe. Para reduzir o valor BPP e obter melhor qualidade do feixe, é importante minimizar o núcleo da fibra sem aumentar o ângulo de divergência do campo distante.
- ω₀ = raio da cintura
- θʀ = ângulo de divergência do campo distante
Em cenários que envolvem lasers de fibra de altíssima potência, o que os clientes buscam é um aumento na eficiência. Isto pode ser conseguido de duas maneiras: em primeiro lugar, aumentando a eficiência de conversão eletro-óptica do laser de fibra, levando a economias de energia e custos; e em segundo lugar, melhorando a eficiência global do processamento, aumentando assim a rentabilidade. O processamento a laser é uma tarefa de engenharia de sistemas.
Somente alcançando uma correspondência multidimensional e aprimoramento mútuo entre a máquina-ferramenta, o sistema, o caminho do gás, o cabeçote de processamento, a fonte do laser, a chapa metálica e a tecnologia de processamento é que a utilização do sistema pode realmente ser melhorada, gerando retornos ideais.
A série de lasers de fibra de quilowatts da Raycus Laser possui uma eficiência de conversão eletro-óptica de mais de 40% e otimiza em grande medida o ângulo de divergência, permitindo uma melhor combinação com cabeças de corte e sistemas de diferentes configurações ópticas de todas as marcas do mercado. Isso atende bem às necessidades de corte dos clientes para chapas finas, médias e grossas.
Equívoco 3: Como escolher entre módulo único e módulo múltiplo sob o mesmo poder?
Os módulos de laser de fibra são divididos em módulo único e módulo múltiplo. Em aplicações de corte, o ponto de luz focado afeta muito a qualidade do corte. Um laser de quilowatt de módulo único usa amplificação de fibra única para atingir níveis de quilowatt, com o feixe sendo distribuído quase gaussiano e a energia é relativamente concentrada.
Geralmente usa conversão de modo para obter homogeneização do feixe, mas o efeito está sujeito a flutuações consideráveis devido à consistência do dispositivo.
Um laser de quilowatts de múltiplos módulos normalmente usa vários módulos de luz de 2.000 ~ 6.000 W para formar um feixe combinado, alcançando a sobreposição de vários feixes e formando naturalmente um efeito de homogeneização com melhor consistência.
(Os dois primeiros são de módulo único, os dois de baixo são de vários módulos)
A vantagem dos lasers de quilowatt de módulo único reside na velocidade de corte de placas de espessura média. Comparado com os lasers 12000 multimódulo, o laser 12000 de módulo único tem eficiência superior no corte de aço inoxidável de várias espessuras abaixo de 20 mm com nitrogênio ou assistência de ar.
Os lasers de quilowatts multimódulos têm melhor desempenho na homogeneização do feixe, tornando-os mais vantajosos em termos de qualidade de corte para chapas grossas. Alguns clientes têm requisitos muito elevados para a seção de usinagem, por isso ainda preferem lasers de fibra multimódulos.
Concluindo, uma comparação simples entre módulo único e módulo múltiplo não é viável. Ambas são configurações de lasers de fibra, como um carro, onde um sedã é adequado para estradas e um veículo off-road é adequado para montanhas. Mas um sedã ainda pode atravessar montanhas e um veículo off-road pode circular nas estradas.
Portanto, a escolha entre lasers de fibra multimodo e monomodo depende das reais necessidades de processamento do cliente.
2. Como escolher o produto laser de quilowatts certo?
A escolha do produto deve ser baseada nas necessidades de aplicação do mercado. Para a maioria dos usuários empresariais, é fundamental escolher um laser econômico com base nos requisitos específicos do cenário de aplicação. Os clientes podem avaliar de forma abrangente suas necessidades em termos de processamento, custo e serviços.
Em primeiro lugar, em termos de necessidades de processamento, diferentes usuários têm diferentes requisitos quanto à espessura, velocidade e eficiência do corte de chapas. Portanto, ao escolher produtos a laser, é necessário considerar as reais necessidades de processamento do corte diário de chapas e espessuras da fábrica.
Em segundo lugar, ao mesmo tempo que maximiza as necessidades actuais de processamento, o custo de utilização do produto é também um factor importante a considerar. O custo de uso do laser pode ser comparado a partir de vários aspectos, como eficiência de conversão eletro-óptica do produto, custo de tempo de inatividade e preço de compra.
Por último, os lasers são produtos a granel de alto custo e com longa vida útil. Além dos parâmetros de desempenho do produto (qualidade do feixe, eficiência de conversão eletro-óptica, estabilidade, etc.) e requisitos de corte de chapa, os usuários também precisam considerar a garantia do produto e o serviço pós-venda. Nessa perspectiva, optar por uma marca de laser bem conhecida parece a melhor escolha.
