【壓縮機(jī)網(wǎng)】今年以來(lái)，只要大家稍微留意，就會(huì)發(fā)現(xiàn)至少有十幾家企業(yè)推出了激光切割專用空壓機(jī)。為什么大家齊齊推出這么一款產(chǎn)品？別急，我們慢慢聊！

 

　　激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加熱至汽化溫度，蒸發(fā)形成孔洞，隨著光束對(duì)材料的移動(dòng)，孔洞連續(xù)形成寬度很窄的（如0.1mm左右）切縫，完成對(duì)材料的切割。

 

　　激光切割廣泛應(yīng)用于鈑金加工、金屬加工、廣告制作、廚具、汽車(chē)、燈具、鋸片、升降電梯、金屬工藝品、紡織機(jī)械、糧食機(jī)械、眼鏡制作、航空航天、醫(yī)療器械、儀器儀表等行業(yè)。特別是在鈑金加工行業(yè)中已取代傳統(tǒng)加工方式，深受行業(yè)用戶的青睞。激光切割占工業(yè)激光加工的40％以上，是激光加工行業(yè)中最重要的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)。

 

　　2010年之前，由于激光切割設(shè)備價(jià)格高昂，一臺(tái)大幅面激光切割機(jī)（配備4 kW激光器）售價(jià)近600萬(wàn)元人民幣，國(guó)內(nèi)采用大幅面激光切割機(jī)的企業(yè)并不多。2011年以后，國(guó)內(nèi)激光企業(yè)大力發(fā)展大功率光纖激光切割機(jī)，由于大功率光纖激光加工具有獨(dú)特的加工優(yōu)勢(shì)，加工成本大幅下降，同時(shí)結(jié)合多種靈活的付款方式，目前越來(lái)越多的鈑金加工企業(yè)、廚衛(wèi)制造企業(yè)以及汽車(chē)部件加工企業(yè)使用激光切割機(jī)。最近幾年激光加工設(shè)備得以快速普及，2017年我國(guó)激光切割成套設(shè)備銷(xiāo)售量超過(guò)2.5萬(wàn)臺(tái)。（見(jiàn)圖1）

　　2013 年，我國(guó)擁有的激光切割裝備企業(yè)大約50-60家，而能夠生產(chǎn)2000瓦以上高功率產(chǎn)品的不足20家。至2018年初，保守估計(jì)我國(guó)擁有激光切割裝備企業(yè)超過(guò)400家，能夠生產(chǎn)3000瓦以上高功率產(chǎn)品的企業(yè)超過(guò)200家。

 

　　在過(guò)去十年中，激光切割行業(yè)經(jīng)歷了一系列變革，包括切割材料質(zhì)量和厚度的提升、機(jī)器功率和效率的提高，從而使得如今的激光切割機(jī)能夠以更高的速度、精度及更優(yōu)的質(zhì)量對(duì)包括汽車(chē)、航空航天、醫(yī)療保健、塑料、電氣和電子、紡織品、木工等在內(nèi)不計(jì)其數(shù)的零部件產(chǎn)品進(jìn)行高效加工。

 

　　2012 年的時(shí)候，光纖激光切割裝備流行比拼的是2000瓦的功率，在2014年則是3000-4000瓦，很多人認(rèn)為4千瓦已經(jīng)可以滿足大部分厚度板材切割加工需求。然而到2016下半年大族激光首先推出8千瓦的機(jī)器，引發(fā)了新一輪高功率激光切割的爭(zhēng)奪。如今，各個(gè)主要激光切割廠商已經(jīng)在比拼1.2萬(wàn)瓦、1.5萬(wàn)瓦功率的產(chǎn)品。不得不承認(rèn)，激光產(chǎn)品升級(jí)換代非常迅速，市場(chǎng)發(fā)展也是瞬息萬(wàn)變。

 

　　2017年全球激光加工設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為313.7億美元，同比增長(zhǎng)12％。2017年中國(guó)激光設(shè)備市場(chǎng)銷(xiāo)售總規(guī)模超過(guò)442億元，激光切割設(shè)備占全國(guó)工業(yè)激光加工設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模的46％。其中中小功率激光切割設(shè)備市場(chǎng)銷(xiāo)售規(guī)模一直保持較高的增長(zhǎng)速度，其核心激光器實(shí)現(xiàn)了較高的國(guó)產(chǎn)化率。（見(jiàn)圖2）

 

　　在激光切割設(shè)備市場(chǎng)高速增長(zhǎng)的同時(shí)，為激光切割機(jī)提供輔助氣源的空氣壓縮機(jī)也引起了各界的關(guān)注。   

 

　　激光切割機(jī)能夠應(yīng)對(duì)各種材質(zhì)和復(fù)雜形狀的切割要求，除需要能夠提供高能量的激光器外，輔助氣體是完成切割不可或缺的物質(zhì)。用于激光切割的輔助氣體主要有氧氣(O2)、氮?dú)猓∟2）和壓縮空氣（Compressed Air）三種。其主要作用，一是冷卻防止材料硬化，也就是被熱處理；二是帶壓氣體將切割熔化的金屬熔渣吹掉，防止灰塵堵塞激光噴嘴，保護(hù)并延長(zhǎng)其使用壽命。

 

　　由于氮?dú)?、氧氣成本均高于壓縮空氣，且氮?dú)狻⒀鯕獾膬r(jià)格逐年上漲，因此使用空氣作為切割輔助氣體，能大大降低生產(chǎn)成本，幅度約一半左右。另外，由于空氣本身含有約20%的氧氣，因此可在一定程度彌補(bǔ)氧氣和氮?dú)獾牟蛔恪２捎脡嚎s空氣替代氮?dú)馇懈罘浅＝?jīng)濟(jì)實(shí)用，一年節(jié)省下來(lái)的用氣成本，足夠買(mǎi)3臺(tái)高品質(zhì)的激光專用一體式空氣壓縮機(jī)。所以，采用壓縮空氣作為輔助氣體切割越來(lái)越普遍，這也帶動(dòng)了激光切割專用空氣壓縮機(jī)市場(chǎng)的興起。

 

　　配套激光切割機(jī)作為輔助氣體的空氣壓縮機(jī)規(guī)格大小的選擇，主要應(yīng)根據(jù)激光切割機(jī)所采用的激光切割頭的設(shè)計(jì)輔助氣體壓力和噴嘴大小來(lái)確定，這樣就能得到最佳的空氣壓縮機(jī)與激光切割機(jī)的匹配。

 

　　目前需要1.6MPa以上壓縮空氣的激光切割機(jī)主要還是采用活塞式壓縮機(jī)，但是因?yàn)榛钊綁嚎s機(jī)可靠性質(zhì)量的制約，發(fā)展相對(duì)較慢。活塞式空氣壓縮機(jī)比較容易獲得高壓力，但是活塞式空氣壓縮機(jī)噪音大，易損件多，并且排氣含油都處理得不好，因此，在1.6MPa以下不推薦使用活塞式空氣壓縮機(jī)。1.6MPa以下一般推薦選用螺桿式空氣壓縮機(jī)，再選配合適的冷干機(jī)和精密過(guò)濾器。壓縮機(jī)宜采用永磁變頻電機(jī)，這樣可以保持供氣壓力的穩(wěn)定，保障最佳的切割效果。

 

　　隨著激光切割機(jī)功率從小功率向中功率再向大功率以至超大功率發(fā)展，配套激光切割機(jī)的空氣壓縮機(jī)的壓力的要求也從最開(kāi)始的8bar 提高到兩年前的13bar，再提高到現(xiàn)在的16bar，并且還在進(jìn)一步往20～30bar發(fā)展。因此，開(kāi)發(fā)額定排氣壓力≧2.0MPa的小流量高壓螺桿空氣壓縮機(jī)很有必要。

 

　　壓縮空氣品質(zhì)對(duì)金屬激光切割質(zhì)量有非常直接的影響，氣體壓力的大小和穩(wěn)定性會(huì)影響切割的效果。激光切割機(jī)用戶一般配四級(jí)過(guò)濾，甚至五級(jí)過(guò)濾，目的是為更好保護(hù)激光切割機(jī)的使用壽命。如果壓縮空氣中含有的水霧和油沒(méi)有處理干凈，高壓噴射到激光切割頭的保護(hù)鏡面上，就會(huì)嚴(yán)重影響激光束的傳輸，使焦點(diǎn)分散，造成產(chǎn)品切不透，產(chǎn)生廢品。如果是超大功率激光切割機(jī)，只要保護(hù)鏡面或噴嘴表面粘上一點(diǎn)點(diǎn)極細(xì)微的油膜或水霧，也有可能造成高能激光發(fā)射燒壞激光頭。

 

　　由于大多數(shù)用戶不具備空氣壓縮機(jī)和壓縮空氣凈化處理的知識(shí)，如果由用戶單獨(dú)一個(gè)個(gè)購(gòu)買(mǎi)空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、冷干機(jī)和過(guò)濾器再自行安裝，不僅麻煩，而且很可能整個(gè)系統(tǒng)達(dá)不到需要的壓縮空氣品質(zhì)要求。因此，目前市場(chǎng)上，比較流行的做法是集壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、水分離器、冷干機(jī)、過(guò)濾器為一體，提供激光切割專用一體式空氣壓縮機(jī)方案，省去用戶自配儲(chǔ)氣罐、冷干機(jī)和過(guò)濾器，用戶現(xiàn)場(chǎng)安裝和接管，需要多家供應(yīng)商提供服務(wù)等多種麻煩，這是一種比較理想的選擇。