تطوير وتطبيق تقنية اللحام الهجين باستخدام قوس الليزر لخطوط إنتاج الألواح والأشرطة المستمرة عالية الجودة

ملخص المشروع: تشير آلة لحام يعد اللحام أحد المكونات الأساسية لخط إنتاج الألواح والشرائط المستمر، حيث يجمع بين البصريات والميكانيكا والإلكترونيات والهيدروليكا والهوائيات. تحدد جودة اللحام بشكل مباشر ما إذا كان خط الإنتاج قادرًا على العمل بشكل مستمر ومستقر.

مع تطور الاقتصاد الوطني وزيادة الطلب على الحفاظ على الطاقة والحد من الانبعاثات، هناك حاجة متزايدة للمواد المعدنية الخاصة المتقدمة مثل الفولاذ عالي القوة والفولاذ المقاوم للصدأ عالي الكروم والفولاذ السيليكوني عالي المغناطيسية والمعادن غير الحديدية. ومع ذلك، فإن هذه المواد تشكل تحديات كبيرة في اللحام، مثل هشاشة اللحام الشديد وانكسار الشرائط بشكل متكرر. وقد أدت هذه المشكلات إلى زيادة المتطلبات المتعلقة بموثوقية عملية اللحام ودقة المعدات. لفترة طويلة، تم استخدام آلات اللحام بالليزر المستوردة لهذه المواد. ومع ذلك، فإن هذه الآلات مكلفة وتستخدم في المقام الأول ليزر غاز ثاني أكسيد الكربون، والذي يأتي مع عيوب كبيرة: الهياكل المعقدة وتكاليف الصيانة العالية والتشغيل المكلف.

في العقد الماضي، حلت الليزرات ذات الحالة الصلبة، ممثلة في ليزرات الألياف والأقراص، تدريجياً محل ليزرات غاز ثاني أكسيد الكربون التقليدية في الإنتاج الصناعي بسبب كفاءتها العالية في التحويل الكهروضوئي، وتوصيل الشعاع المرن، والاستقرار، وانخفاض تكاليف الصيانة والإنتاج. لم تعد عمليات اللحام الأصلية المصممة لليزرات الغازية ثاني أكسيد الكربون قادرة على تلبية متطلبات الإنتاج للمواد المعدنية الخاصة المتقدمة، مما يخلق حاجة ملحة لتطوير عمليات ومعدات لحام جديدة.

بعد ما يقرب من عشر سنوات من البحث والتطوير المستقل، تغلب فريق المشروع في MCC South على سلسلة من التحديات الفنية في عمليات اللحام والمعدات. لقد عالجوا ضعف قابلية اللحام، وعيوب شكل اللوحة، والصعوبات في تحقيق جودة لحام مستقرة للمواد المعدنية الخاصة. أدى هذا الجهد إلى التطوير الناجح لآلة لحام هجينة بالليزر والقوس لخطوط إنتاج الصفائح والأشرطة المستمرة عالية الجودة، باستخدام الليزر ذي الحالة الصلبة. يتيح هذا الحل المبتكر لحام المواد الصعبة مثل الفولاذ السليكوني عالي المغناطيسية والفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي، وتحقيق تطبيقات إنتاج ناجحة.

أهم الابتكارات والإنجازات:

1. تطوير عملية ومعدات اللحام الهجين باستخدام الليزر والقوس الكهربائي: تم تصميم هذه التقنية المبتكرة خصيصًا للمواد المعدنية الخاصة عالية الجودة في خطوط الإنتاج المستمرة. وهي تضمن موثوقية لحام استثنائية، حيث تحقق معدل كسر للشرائط أقل من 0.1% ومعدل إعادة لحام أقل من 1.2%.

2. تكنولوجيا رأس اللحام الموجه: لأول مرة، تم تطوير تقنية توجيه وتحديد موقع رأس اللحام، مما أدى إلى تحسين بيئة العمل لرأس اللحام، وتعزيز استقرار العملية، وإطالة عمر خدمة رأس اللحام.

3. تقنية لوحة الضغط الزنبركية لمفتاح البيانو: قدم المشروع نظامًا رائدًا لضغط الصفائح بنابض على شكل مفتاح بيانو، والذي يوزع القوة بالتساوي عبر عرض الصفائح والشرائح. وبالمقارنة بأساليب التثبيت التقليدية، فإن هذا النظام يقضي على عيوب الصفائح مثل تشوه الحواف والقطع السفلية، مما يحسن بشكل كبير من جودة اللحامات واستقرارها.

لقد تم تأمين المشروع براءات اختراع 7، بما فيها 2 براءة اختراع، ونشرت 5 ورقة أكاديميةوقد أقرت لجنة التقييم التابعة لمجموعة الصين للمعادن بالنتائج، مؤكدة أن المشروع حقق "مستوى متقدم دوليا."

تقدم آلة اللحام الهجينة ذات القوس الليزري ذات الحالة الصلبة التي طورتها شركة MCC South أداءً مستقرًا وجودة لحام فائقة وتكاليف تشغيل منخفضة وصيانة بسيطة. تبلغ تكلفة الاستثمار الإجمالية حوالي الثلث من آلات اللحام بالليزر المستوردة. حتى الآن، وحدات 15 تم تنفيذ هذه التكنولوجيا بنجاح في شركات الصلب الرائدة مثل Baosteel وMaanshan Iron & Steel وJISCO وTISCO وTsingshan Steel. تم استخدام آلات اللحام هذه في لحام المواد الصعبة، بما في ذلك الفولاذ عالي القوة والفولاذ السيليكوني عالي المغناطيسية والفولاذ المقاوم للصدأ عالي الكروم وألواح التيتانيوم. على وجه الخصوص، بالنسبة للفولاذ السيليكوني عالي المغناطيسية والفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي، وصلت حصة السوق المحلية لآلات اللحام بالليزر التابعة لشركة MCC South إلى 100٪.

ويمثل هذا الإنجاز الرائد خطوة مهمة إلى الأمام في تعزيز قدرات الابتكار المستقل في الصين، وتقليل الاعتماد على المعدات المستوردة، ودعم تطوير المواد المعدنية الخاصة عالية الجودة في السوق العالمية.