激光切割设备应用终端需求旺盛，为专用空压机市场带来增长新空间
发布时间：2021-09-08
据激光加工专委会统计，2020年中国国内激光加工设备产业产值680亿，较上年增长18%。当前，中国激光产业尽管受到国内外经济大环境调整带来的波动，激光行业的利润有所影响，但仍以较高增长速度继续发展。预计2021年，中国国内激光加工设备产业产值有望达到850亿。
目前，中国激光行业的国产化替代进程正不断加快，并且替代质量显著提升。无论高功率激光装备、光源（光纤激光器、超快激光器等）、激光器件和控制系统（激光芯片、控制软件和配件）等产品，目前的国产占有率都在稳步提升，产业逐步成熟，带动高新技术企业发展成长为支柱产业。
激光切割市场快速增长
我国激光切割设备应用的终端行业广泛，目前主要用于工业材料加工和通信存储行业，分别占45％、28％，其次是医疗美容和科研军事领域，分别占比9％和7％。激光切割设备下游产业中，中低功率激光切割设备用于机箱机柜、门业、五金制品、电子行业、家电厨具、广告装饰业等行业较多；高功率激光切割主要用于轨道机车、船舶行业、汽车行业的零部件制造，重型机械模型制作、石油管道、建筑行业等。目前，光纤激光切割在一般的金属加工行业已成为一种市场趋势，广泛应用于钣金金属加制作、厨灯具、锯片、厢板、金属、纺织机械、粮食机械疗器械表等行业。特别是在钣金业许多加工方式中，深受行业用户的青睐。
过去几年，在激光切割设备上游如激光切割头、激光器和激光切割控制系统等核心部件价格不断下降，以及国产激光切割设备企业技术实力、品牌实力、营销实力的不断提升下，我国激光切割设备市场渗透率和应用领域不断提高，激光切割正逐步替代金属成形机床中的冲床、剪板机、剪切机床等传统产品，激光切割设备行业迎来快速发展时期。
2018年我国激光切割设备行业市场规模达到243亿元，同比增长26.56％，2014-2018年我国激光切割设备行业市场规模年复合增长率达到23.09％，成为我国国民经济发展速度最快的行业领域之一。
2019年，激光切割设备核心部件激光器价格继续大幅下降，进一步降低了下游行业客户购买激光切割设备成本，部分市场需求得到进一步释放，但同时也受到汽车、3C 消费电子行业周期性下滑、中美贸易摩擦导致的政策波动风险和行业同质化竞争加剧的不利影响，国内激光切割设备需求大幅放缓，汽车、3C等部分领域需求呈下降趋势，2019年我国激光切割设备市场规模为266亿元，增速降至个位数9.47％。
2020年，激光切割产值较2019年增长了15%，设备装机量增长了40%；万瓦以下，国产光源占据主流；国产光源12kW功率激光切割机，已装机1500台。目前，国产激光切割工艺、配套部件、软硬件等都在进一步优化，切割效率显著提升。值得欣喜的是，40kW国产光源已实现销售。未来，借助包括工程机械应用在内的新基建的东风，将继续带动激光切割机迎来新一轮的增长。同时，激光切割也将持续替代火焰和等离子等传统切割手段。
目前，激光坡口切割也是一大热点，国内也有不少企业开始投入研发并取得了显著的成效。在高功率激光装备上配备坡口切割功能，能够将传统切割、焊接、铣削等多道工序完成的坡口加工一次完成，大幅提高加工效率、提升产品质量、提高工件精度，以及节省资源和成本，对于推动应用行业的技术创新和装备升级大有裨益。
专用空压机在激光切割行业盛行
激光切割是利用聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射材料迅速熔化、汽化、烧蚀，并借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现对工件的切割。激光切割与其他切割方法相比较，总的特点是切割速度快、质量高，具体可概括为如下几个方面：
（1）切割质量好。由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得较好的切割质量；（2）激光气割切口细窄、切缝两面平行并且与表面垂直度好；（3）切割表面光洁美观，甚至可作为最后一道加工工序，无需机械加工，零件可直接使用；（4）材料经过激光切割后，热影响区宽度很小，切缝附近材料的性能也几乎不受影响，并且工件变形小，切割精度高；（5）切割速度快，例如：2500W的激光切割1mm厚的冷轧碳钢板，切割速度可达16-19m/min；（6）非接触式切割，激光切割时喷嘴与工件无接触，不存在工具磨损。
激光切割机能应对各种材质和复杂形状的切割要求，但除了高效稳定的激光器外，辅助气体也是确保工件切割质量的关键因素，激光切割一般常用氮、氧、空气作为辅助气体。
氮气（≦1.4MPa）主要用于切割不锈钢材料，以保证切割断面的不锈钢本色，一般切割较厚板材时采用负焦切割，以获得最佳的切割效果，切不锈薄板效果最好，速度快，质量好；氧气（≦1MPa）则主要切割碳钢材料，一般切割较厚板材时采用正焦切割，以获得最佳的切割效果；压缩空气（≦0.8MPa）的切割性能较差，但适用性较好。增压的压缩空气（中低压1.4—1.6MPa）即可切不锈钢材料，切割断面发黑略黄，纹理细腻；也可切碳钢材料，切割断面比用氧气切的无大差异，但切割速度略慢一点，不是很明显。
由于氮气、氧气成本均高于压缩空气，所以近两年激光切割行业普遍采用压缩空气作为辅助气体。其优点主要是节约生产成本。每天单耗80度电（1元/kW/h），相当于15瓶（25元/瓶）氧气的工作时长，每年即可节省7万多元/台。并且可有效提高切割能力，增加切割厚度。与氧气相比，挂渣稍多，速度稍慢，但差异不是很明显，基本不影响使用。
在行业竞争愈加激烈的背景下，通过提高产品工艺难度、提升产品工业设计水平等方式增加产品的附加值，是目前大多数企业获得竞争优势的手段之一。压缩空气作为一种理想的激光切割辅助气体，不仅能帮助完成高质量的切割任务，还能为企业降低成本、提升效益。但在激光器切割操作的实际过程中，压缩空气的品质对于激光切割质量有非常直接的影响。
压缩空气中含有水雾和油，如果没有处理干净，高压喷射到激光切割头的保护镜面上，就会严重影响激光束的传输，使焦点分散，造成产品切不透，产生废品。如果是超大功率激光切割机，只要保护镜面或喷嘴表面粘上一点点极细微的油膜或水雾，也有可能造成高能激光发射烧坏激光头。由于超大功率激光切割机（12000W以上）的激光头价格都在2万以上，而一般空气压缩机的提供者都不能对压缩空气中的油和水分进行很好的处理，所以很多超大功率激光切割机的用户都不愿意冒险采用压缩空气作为辅助气体。因此激光用空气压缩机的机型选择显得格外重要，激光切割专用一体空压机应运而生。
激光切割将迎来高光时刻
近来，国内激光制造企业积极投身于各类产能扩建项目中。譬如，2020年12月奔腾激光温州二期工厂投产庆典暨奔腾激光3万瓦激光切割机床全球发布，奔腾激光二期工程占地70亩，总建筑面积近4万平方米。届时，温州总部生产基地产能将达到20亿元，成为中国华东地区规模大、数字化程度高的激光装备生产基地。
又如，2021年3月华工科技智能制造产业园（葛店园区三期）投产暨超高功率新品全球发布。此次新投产的智能工厂建设包括一座激光钣金加工智能示范工厂、三条大型激光先进制造装备生产线，具备年生产高功率激光切割装备3000台、钣金加工智能工厂产线15条的生产能力。值得一提的是，华工科技提出了一个概念：今后，要像生产汽车一样来制造激光智能装备，旨在提质、降本和增效。
激光与光电技术快速发展已然成为机械制造、汽车制造、航空航天、动力电池、智能手机制造、医疗器械乃至国防军事等领域不可或缺的支撑技术，尤其是中国经济正处于向高质量发展的新阶段，发展高新技术产业是必经之路。因此，未来3至5年，可能是中国激光产业辉煌的高光时刻。在经济增长新动能尚未完全形成的背景下，中国必须加快推进自主创新和产业结构升级，提升高端制造业的自主研发能力，在未来全球经济复苏过程中，激光作为智能制造装备的关键技术，将会起到更重要的作用。这就要求作为重要气辅设备的激光切割空压机厂商，不断在气体洁净度、运行稳定性以及产品能效方面下功夫，为激光产业高质量发展贡献力量。
来源：压缩机网
