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激光焊接技術在船舶制造業的發展與應用

時間:2021-11-16 10:16:02 作者:雙成激光 點擊:

目前中國激光產業已經邁入全面應用時代,中低端國產化的強勢占有率,帶來的是日益嚴重的價格戰,更高功率、更高精度、更高效率成為了行業共同的追求,卻終究束縛于同一個技術框架下。于是,開拓高端應用的差異化發展,成為各激光企業進行市場突圍的新方向。

激光焊接技術在船舶制造業的發展與應用(圖1)

縱觀我國高端制造領域,除了汽車制造和動力電池兩大市場外,激光焊接在其他應用領域的整體滲透率仍然較小。以造船業為例,行業內整體焊接的使用量的確很大,但因其材料和工業的特殊性,目前激光焊接的應用率并不高。


據造船自動化產線解決方案提供商DIG自動化工程(武漢)有限公司統計,造船焊接的體量取決于船型,中厚板主要是甲板以下的部位,薄板主要是上層建筑。比如豪華游輪4-12 mm厚度的鋼板焊接占比達80%,中厚板占20%;而散貨船的比例恰好相反。但是在中厚板的焊接過程中,大部分船舶建造依然采用埋弧焊和MIG/MAG焊等傳統焊接工藝,整體效率沒有達到預期。

激光焊接技術在船舶制造業的發展與應用(圖2)

相較于傳統焊接,激光焊接的效率更高、精度更高、效果更好,而且更易于自動化智能化集成,是實現產業升級的利器,特別適合船舶制造、航空航天等高端精密制造。例如作為新型焊接工藝的激光復合焊技術與弧焊相比,前者焊接速度更快,熱變形和返工更少,焊縫質量高、填料消耗減少,同時顯著提升成品質量。


以拼板焊接為例,埋弧焊的速度是550 mm/minMIG/MAG能到到700 mm/min,雙絲的MIG/MAG能達到1500 mm/min左右,而同激光MIG/MAG復合焊的焊接速度能達到2400 mm/min,效率是有很大的優勢,十分順應了目前船舶建造薄板焊接工藝。

激光焊接技術在船舶制造業的發展與應用(圖3)

激光器是激光焊接系統中的核心器件。從產業發展來看,國內激光焊接產業落后于歐美國家,主要的原因還是在于核心光源。經過多年的技術攻關,國內出現了一大批優秀的激光器企業與國外品牌競爭,如銳科激光為代表的國產激光器廠商,在核心光源領域不斷打破國外壟斷,由此帶來了激光器價格的整體下滑,提高了國產激光焊接設備在各個領域的滲透率。


在船舶制造業中,激光焊接還處于初步探索替代傳統焊接的進程中,加上國產激光器與國外激光器的市場規模已相差不大,加工效果沒有本質上的差別,國產激光器在船舶制造領域存在較大發展空間。

激光焊接技術在船舶制造業的發展與應用(圖4)

激光焊接不同于激光打標和激光切割,它的特點就是定制化,每一個客戶的需求都不一樣,這就使得激光焊接仍處于產業應用的初級階段。但隨著制造業進一步升級,汽車、船舶等輕量化發展,以及航空航天、軍工等高端制造領域都有很強的加工需求,激光焊接技術在高端應用領域的發展空間不可估量。國內光纖激光器廠商不斷突破核心器件功能極限,踐行工藝創新,將會進一步推進高端應用的國產化進程。