تطوير وتطبيق تقنية اللحام الهجينة الليزر-قوس لخطوط إنتاج الصفائح المستمرة الفائقة الجودة

لمحة عامة عن المشروع: النظام الكهربائي آلة لحام هي واحدة من المكونات الأساسية لخط إنتاج الألواح والشرائح المستمر، حيث تجمع بين البصريات والميكانيكا والإلكترونيات والهيدروليك والهوائيات. جودة لحامها تحدد مباشرةً إذا كان يمكن للخط الإنتاجي أن يعمل بشكل مستمر ومستقر.

مع تطور الاقتصاد الوطني وزيادة الطلب على توفير الطاقة وتقليل 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 تقدم تحديات كبيرة في اللحام، مثل تصلب شديد في منطقة اللحام وكسر متكرر للشرائح. وقد رفعت هذه المشكلات من المتطلبات المتعلقة بموثوقية عملية اللحام ودقة المعدات. لفترة طويلة، تم استخدام آلات اللحام بالليزر المستوردة لهذه المواد. ومع ذلك، فإن هذه الآلات مكلفة للغاية وتستخدم بشكل أساسي ليزر غاز CO₂، الذي يحمل عيوبًا كبيرة: بنية معقدة، تكاليف صيانة عالية، وتشغيل مكلف.

في العقد الماضي، تدريجياً استبدلت الليزرات الصلبة، الممثلة بالليزرات الأليافية وليزرات القرص، الليزرات الغازية من نوع CO₂ التقليدية في الإنتاج الصناعي بسبب كفاءتها العالية في تحويل الطاقة الضوئية الكهربائية، وسهولة نقل الحزمة، والاستقرار، وتقليل تكاليف الصيانة والإنتاج. لم تعد عمليات اللحام الأصلية المصممة لليزر الغازي من نوع CO₂ قادرة على تلبية متطلبات إنتاج المواد الميتالورجية الخاصة المتقدمة، مما خلق حاجة ملحة لتطوير عمليات ولحام ومعدات جديدة.

بعد ما يقرب من عشر سنوات من البحث والتطوير المستقل، تغلبت فريق المشروع في MCC South على سلسلة من التحديات التقنية في عمليات اللحام والمعدات. تم التعامل مع صعوبات اللحام، وعيوب شكل الصفيحة، والصعوبات في تحقيق جودة لحام مستقرة للمواد الميتالورجية الخاصة. هذا الجهد أدى إلى تطوير ناجح لمachine لحام هجين بالليزر والقوس الكهربائي لإنتاج خطوط إنتاج متواصلة عالية المستوى للألواح والشرائح، باستخدام ليزر الحالة الصلبة. هذه الحلول الابتكارية تمكن من لحام المواد الصعبة مثل الصلب السيليكوني المغناطيسي العالي والفولاذ المقاوم للصدأ من نوع المارتنزيتي، مما حقق تطبيقات إنتاج ناجحة.

الابتكارات الرئيسية والإنجازات:

1. تطوير عملية ومعدات اللحام الهجين بالليزر والقوس: تم تصميم هذه التقنية المبتكرة خصيصًا للمواد المعدنية الخاصة الفائقة الجودة في خطوط الإنتاج المستمرة. تضمن هذه التقنية موثوقية لحام استثنائية، حيث يصل معدل كسر الشريط إلى أقل من 0.1% ومعدل إعادة اللحام إلى أقل من 1.2%.

2. تكنولوجيا رأس اللحام المرشد: لأول مرة تم تطوير تقنية إرشاد وتحديد موقع رأس اللحام، مما يحسن بيئة عمل رأس اللحام، ويزيد من استقرار العملية، ويطيل عمر رأس اللحام.

3. تكنولوجيا لوحة الضغط بنظام مفاتيح البيانو الربيعية: قدّم المشروع نظام لوحة ضغط مبتكر باستخدام مبدأ مفاتيح البيانو الربيعية، والذي يوزع القوة بشكل متساوٍ عبر عرض اللوحة والشريط. بالمقارنة مع طرق التثبيت التقليدية، يتم القضاء على عيوب اللوحة مثل انحناء الحواف والتآكل، مما يحسّن بشكل كبير جودة واستقرار اللحام.

قد حصل المشروع على 7 براءات اختراع ، مشتمل 2 براءتا اختراع ، ونشر 5 أوراق علمية . لجنة التقييم التابعة لمجموعة الصين الميتالورجية أقرت بالنتائج، مؤكدة أن المشروع قد حقق “مستوى متقدم دوليًا.”

الآلة اللحام الهجينة التي تعمل بالليزر والقوس الكهربائي التي طورتها شركة MCC الجنوبية تقدم أداءً مستقرًا وجودة لحام ممتازة وتكاليف تشغيل منخفضة وصيانة بسيطة. تكلفة الاستثمار الإجمالية لها هي حوالي ثلث تكلفة آلات اللحام المستوردة. حتى الآن، تم تنفيذ 15 وحدة بنجاح في شركات الصلب الرائدة مثل باوستيل، ماانشان للحديد والصلب، جيسكو، تيسكو، وتسينغشان للصلب. استُخدمت هذه آلات اللحام للحام مواد صعبة مثل الصلب عالي القوة، والسيليكون المغناطيسي العالي، والفولاذ المقاوم للصدأ عالي الكروم، وألواح التيتانيوم. وبالأخص بالنسبة للفولاذ السيليكوني المغناطيسي والفولاذ المقاوم للصدأ من نوع المارتنزيتيك، بلغت حصة السوق المحلية لآلات اللحام بالليزر الخاصة بشركة MCC الجنوبية 100%

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