高速激光熔覆設(shè)備的功率選擇直接影響到后期熔覆效果、加工效率以及成本等多方面。目前國(guó)內(nèi)高速激光熔覆設(shè)備功率主要集中于6000W、10000W以及15000W。很多用戶在采購(gòu)設(shè)備前不知道如何選擇更適合自己用戶的熔覆機(jī)。本文主要圍繞6000W和萬(wàn)瓦功率的激光熔覆機(jī)各項(xiàng)參數(shù)性能進(jìn)行對(duì)比分析,幫助用戶在購(gòu)買高速激光熔覆設(shè)備時(shí)更好挑選到適合自己的熔覆設(shè)備。
1. 技術(shù)參數(shù)對(duì)比
功率:萬(wàn)瓦高速激光熔覆設(shè)備的功率通常在10000W以上,目前國(guó)內(nèi)萬(wàn)瓦高速激光熔覆機(jī)主要包括10000W、12000W以及15000W。而6000瓦設(shè)備的功率為滿功率出光時(shí)激光功率為6000W。
熔覆效率:激光熔覆原理為激光的能量熱累積,因此更高的激光功率意味著更高的能量密度和更快的加工速度。相同加工條件下,12000W高速激光熔覆效率是6000W熔覆效率的2倍。
熔覆加工對(duì)象:萬(wàn)瓦高速激光熔覆有著更廣的加工范圍。比如加工一些厚涂層或高熔點(diǎn)高硬度材料時(shí),低功率(≤6000W)激光熔覆加工比較吃力(基體需要高溫預(yù)熱或者熔覆質(zhì)量差成品率低等),而萬(wàn)瓦設(shè)備能夠高效輕松高質(zhì)量的完成熔覆(無(wú)需基體預(yù)熱等)。
粉末利用率:6000瓦設(shè)備的粉末利用率約為85%,而萬(wàn)瓦高速激光熔覆目前技術(shù)分為兩種,一是圓光斑環(huán)形送粉,粉末利用率85%。二是多束光中心送粉技術(shù),粉末利用率大于90%。
設(shè)備穩(wěn)定性:目前工業(yè)級(jí)國(guó)產(chǎn)激光器已經(jīng)發(fā)展到100KW級(jí)水平,激光器穩(wěn)定性已經(jīng)得到充分的市場(chǎng)驗(yàn)證。高速激光熔覆設(shè)備穩(wěn)定性主要取決于激光熔覆頭的穩(wěn)定性。環(huán)形送粉方式激光熔覆頭在低功率(≤6000W)條件下使用比較穩(wěn)定,目前市場(chǎng)上6000W 功率高速激光熔覆機(jī)已經(jīng)完全成熟,適合高強(qiáng)度工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。而萬(wàn)瓦高速激光熔覆設(shè)備如果配備環(huán)形送粉結(jié)構(gòu)的熔覆頭,由于激光功率較高,熔覆頭出現(xiàn)堵粉粘粉以及粉末沖刷變形等問(wèn)題,設(shè)備使用穩(wěn)定性和安全性較差。而相比較中心送粉結(jié)構(gòu)的熔覆頭解決了上述環(huán)形送粉的設(shè)計(jì)缺陷,因此在工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)上穩(wěn)定成熟的萬(wàn)瓦高速激光熔覆設(shè)備一般采用的是中心送粉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),即光包粉的結(jié)構(gòu)。再者市場(chǎng)上也有一些萬(wàn)瓦級(jí)別的寬光斑/方光斑熔覆機(jī),該類熔覆機(jī)屬于普通激光熔覆,不在高速激光熔覆范疇內(nèi),想了解其性能分析及比較可以參考其他文章,在此不做比較和贅述。
熱輸入與設(shè)備體積:萬(wàn)瓦設(shè)備由于功率更高,因此光斑功率密度較大。熱輸入量相對(duì)較大,在加工一些薄小工件需要將功率降低到合適范圍。萬(wàn)瓦激光熔覆機(jī)設(shè)備相較6000W設(shè)備體積大占地面積多(總占地面積相差2平米左右)。
2.應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ρ?
根據(jù)上述不同功率高速激光熔覆機(jī)的技術(shù)參數(shù)對(duì)比,建議用戶從以下幾個(gè)
方面考慮挑選合適功率的高速激光熔覆機(jī)。
6000W高速激光熔覆機(jī) | 10000W高速激光熔覆機(jī) | |
設(shè)備采購(gòu)成本 | 低 | 高 |
適用加工領(lǐng)域 | 中小型薄壁部件 (尤其適用于小型機(jī)加廠) | 大型零部件,高熔點(diǎn)高硬度耐磨涂層、較厚涂層,大批量加工(比如鋼鐵冶金、破碎錘加工領(lǐng)域等) |
設(shè)備穩(wěn)定性 | 穩(wěn)定性好 | 環(huán)形送粉(穩(wěn)定性較差) 中心送粉(穩(wěn)定性好) |
使用壽命 | ≥5年(功率衰減至3000W后效率過(guò)低) | ≥10年(功率衰減空間較大) |
維護(hù)成本 | 低 | 環(huán)形送粉(高) 中心送粉(低) |
3. 結(jié)論與建議
萬(wàn)瓦高速激光熔覆設(shè)備和6000瓦設(shè)備各有其適用場(chǎng)景和優(yōu)劣勢(shì)。企業(yè)在選擇設(shè)備時(shí),應(yīng)根據(jù)自身生產(chǎn)需求、預(yù)算和技術(shù)能力進(jìn)行綜合評(píng)估。相信幾年內(nèi),隨著市場(chǎng)內(nèi)卷加劇、激光上游設(shè)備成本降低以及激光技術(shù)的進(jìn)一步成熟,高速激光熔覆設(shè)備將會(huì)成在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,成為推動(dòng)我國(guó)激光再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量。
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