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激光焊接技术在船舶制造业的发展与应用

时间:2021-11-16 10:16:02 作者:双成激光 点击:

目前中国激光产业已经迈入全面应用时代,中低端国产化的强势占有率,带来的是日益严重的价格战,更高功率、更高精度、更高效率成为了行业共同的追求,却终究束缚于同一个技术框架下。于是,开拓高端应用的差异化发展,成为各激光企业进行市场突围的新方向。

激光焊接技术在船舶制造业的发展与应用(图1)

纵观我国高端制造领域,除了汽车制造和动力电池两大市场外,激光焊接在其他应用领域的整体渗透率仍然较小。以造船业为例,行业内整体焊接的使用量的确很大,但因其材料和工业的特殊性,目前激光焊接的应用率并不高。


据造船自动化产线解决方案提供商DIG自动化工程(武汉)有限公司统计,造船焊接的体量取决于船型,中厚板主要是甲板以下的部位,薄板主要是上层建筑。比如豪华游轮4-12 mm厚度的钢板焊接占比达80%,中厚板占20%;而散货船的比例恰好相反。但是在中厚板的焊接过程中,大部分船舶建造依然采用埋弧焊和MIG/MAG焊等传统焊接工艺,整体效率没有达到预期。

激光焊接技术在船舶制造业的发展与应用(图2)

相较于传统焊接,激光焊接的效率更高、精度更高、效果更好,而且更易于自动化智能化集成,是实现产业升级的利器,特别适合船舶制造、航空航天等高端精密制造。例如作为新型焊接工艺的激光复合焊技术与弧焊相比,前者焊接速度更快,热变形和返工更少,焊缝质量高、填料消耗减少,同时显著提升成品质量。


以拼板焊接为例,埋弧焊的速度是550 mm/minMIG/MAG能到到700 mm/min,双丝的MIG/MAG能达到1500 mm/min左右,而同激光MIG/MAG复合焊的焊接速度能达到2400 mm/min,效率是有很大的优势,十分顺应了目前船舶建造薄板焊接工艺。

激光焊接技术在船舶制造业的发展与应用(图3)

激光器是激光焊接系统中的核心器件。从产业发展来看,国内激光焊接产业落后于欧美国家,主要的原因还是在于核心光源。经过多年的技术攻关,国内出现了一大批优秀的激光器企业与国外品牌竞争,如锐科激光为代表的国产激光器厂商,在核心光源领域不断打破国外垄断,由此带来了激光器价格的整体下滑,提高了国产激光焊接设备在各个领域的渗透率。


在船舶制造业中,激光焊接还处于初步探索替代传统焊接的进程中,加上国产激光器与国外激光器的市场规模已相差不大,加工效果没有本质上的差别,国产激光器在船舶制造领域存在较大发展空间。

激光焊接技术在船舶制造业的发展与应用(图4)

激光焊接不同于激光打标和激光切割,它的特点就是定制化,每一个客户的需求都不一样,这就使得激光焊接仍处于产业应用的初级阶段。但随着制造业进一步升级,汽车、船舶等轻量化发展,以及航空航天、军工等高端制造领域都有很强的加工需求,激光焊接技术在高端应用领域的发展空间不可估量。国内光纤激光器厂商不断突破核心器件功能极限,践行工艺创新,将会进一步推进高端应用的国产化进程。