Desarrollo y aplicación de la tecnología de soldadura híbrida láser-arco para líneas de producción continua de placas y bobinas de alta gama

Resumen del proyecto: El máquina de soldadura es uno de los componentes principales de la línea de producción continua de chapas y bandas, integrando óptica, mecánica, electrónica, hidráulica y neumática. La calidad de su soldadura determina directamente si la línea de producción puede operar de manera continua y estable.

Con el desarrollo de la economía nacional y el aumento de la demanda de ahorro de energía y reducción de emisiones, existe una creciente necesidad de materiales metálicos especiales avanzados, como el acero de alta resistencia, el acero inoxidable de alto cromo, el acero siliconado de alta magnetización y los metales no férricos. Sin embargo, estos materiales presentan desafíos significativos en la soldadura, como el endurecimiento severo de la costura de soldadura y las frecuentes roturas de la tira. Estos problemas han elevado los requisitos para la fiabilidad del proceso de soldadura y la precisión de los equipos. Durante mucho tiempo se han utilizado máquinas de soldadura láser importadas para estos materiales. Sin embargo, estas máquinas son costosas y utilizan principalmente láseres de gas CO₂, lo que conlleva importantes desventajas: estructuras complejas, altos costos de mantenimiento y operación cara.

En la última década, los láseres de estado sólido, representados por los láseres de fibra y disco, han ido gradualmente reemplazando a los láseres de gas CO₂ tradicionales en la producción industrial debido a su alta eficiencia de conversión fotoeléctrica, entrega flexible del haz, estabilidad y costos más bajos de mantenimiento y producción. Los procesos de soldadura originales diseñados para los láseres de gas CO₂ ya no pueden satisfacer los requisitos de producción para materiales metálicos especiales avanzados, lo que genera una necesidad urgente de desarrollar nuevos procesos y equipos de soldadura.

Después de casi diez años de investigación y desarrollo independientes, el equipo del proyecto en MCC South ha superado una serie de desafíos técnicos en los procesos y equipos de soldadura. Han abordado problemas como la baja soldabilidad, defectos en la forma de las placas y dificultades para lograr una calidad de soldadura estable en materiales metalmúrgicos especiales. Este esfuerzo llevó al desarrollo exitoso de una máquina de soldadura híbrida láser-arco para líneas de producción continua de chapas y bandas de alta gama, utilizando láseres de estado sólido. Esta solución innovadora permite soldar materiales difíciles como el acero siliconado magnético y el acero inoxidable martensítico, logrando aplicaciones productivas exitosas.

Innovaciones y Logros Clave:

1. Desarrollo del Proceso y Equipo de Soldadura Híbrida Láser-Arco: Esta tecnología innovadora está específicamente diseñada para materiales metalmúrgicos especiales de alta gama en líneas de producción continua. Garantiza una fiabilidad excepcional en el soldado, logrando una tasa de ruptura de la tira inferior al 0,1% y una tasa de re-soldadura por debajo del 1,2%.

2. Tecnología de Cabeza de Soldadura Guiada: Por primera vez, se desarrolló una tecnología de guiado y posicionamiento de la cabeza de soldadura, mejorando el entorno de trabajo de la cabeza de soldadura, aumentando la estabilidad del proceso y extendiendo la vida útil de la cabeza de soldadura.

3. Tecnología de Placa de Presión con Muelle de Tecla de Piano: El proyecto introdujo un pionero sistema de placa de presión con muelle de tecla de piano, que distribuye uniformemente la fuerza a lo ancho de la placa y la tira. En comparación con los métodos tradicionales de sujeción, esto elimina defectos en la placa, como el encogimiento en los bordes y los subcortes, mejorando significativamente la calidad y estabilidad de la junta de soldadura.

El proyecto ha obtenido 7 patentes , incluidos 2 patentes de invención , y publicado 5 artículos académicos . El comité de evaluación del Grupo Metallúrgico de China reconoció los resultados, afirmando que el proyecto ha alcanzado un “nivel avanzado a nivel internacional.”

La máquina de soldadura híbrida láser-arco desarrollada por MCC South ofrece un rendimiento estable, una calidad superior de soldadura, bajos costos operativos y mantenimiento sencillo. Su costo de inversión total es solo aproximadamente un tercio el de las máquinas de soldadura láser importadas. Hasta la fecha, se han implementado con éxito 15 unidades en empresas líderes del acero como Baosteel, Maanshan Iron & Steel, JISCO, TISCO y Tsingshan Steel. Estas máquinas de soldar se han utilizado para soldar materiales desafiantes, incluidos aceros de alta resistencia, silicio-acero magnético, acero inoxidable de alto cromo y placas de titanio. En particular, para el silicio-acero magnético y el acero inoxidable martensítico, la cuota de mercado del mercado nacional de las máquinas de soldadura láser de MCC South ha alcanzado - ¿Qué quieres decir?

Este logro innovador marca un paso significativo hacia el avance en las capacidades de innovación independiente de China, reduciendo la dependencia de equipos importados y apoyando el desarrollo de materiales metálicos especiales de alta gama en el mercado global.