Développement et application de la technologie de soudage hybride laser-arc pour les lignes de production continues de plaques et de bandes haut de gamme

Aperçu du projet : Le machine à souder est l'un des composants principaux de la ligne de production continue de plaques et de bandes, intégrant l'optique, la mécanique, l'électronique, l'hydraulique et la pneumatique. Sa qualité de soudage détermine directement si la ligne de production peut fonctionner de manière continue et stable.

Avec le développement de l'économie nationale et l'augmentation des exigences en matière d'économie d'énergie et de réduction des émissions, il existe un besoin croissant de matériaux métallurgiques spéciaux avancés tels que l'acier à haute résistance, l'acier inoxydable à haute teneur en chrome, l'acier silicium à haute perméabilité magnétique et les métaux non ferromagnétiques. Cependant, ces matériaux posent des défis importants en soudage, tels qu'une fragilisation sévère de la zone de soudure et des ruptures fréquentes de bande. Ces problèmes ont accru les exigences en termes de fiabilité du procédé de soudage et de précision des équipements. Pendant longtemps, des machines de soudage laser importées ont été utilisées pour ces matériaux. Cependant, ces machines sont coûteuses et utilisent principalement des lasers au CO₂, qui présentent de nombreux inconvénients : structures complexes, coûts de maintenance élevés et exploitation onéreuse.

Au cours de la dernière décennie, les lasers à état solide, représentés par les lasers à fibre et disque, ont progressivement remplacé les lasers à gaz CO₂ traditionnels dans la production industrielle en raison de leur efficacité de conversion photovoltaïque élevée, de la flexibilité de la transmission du faisceau, de leur stabilité et de coûts d'entretien et de production plus bas. Les procédés de soudage conçus à l'origine pour les lasers à gaz CO₂ ne peuvent plus répondre aux exigences de production des matériaux métallurgiques spéciaux avancés, créant un besoin urgent de développer de nouveaux procédés de soudage et équipements.

Après près de dix ans de recherche et développement indépendants, l'équipe de projet du MCC Sud a surmonté une série de défis techniques liés aux procédés et équipements de soudage. Ils ont résolu les problèmes de mauvaise souduabilité, les défauts de forme des plaques et les difficultés à obtenir une qualité de soudage stable pour des matériaux métallurgiques spéciaux. Cet effort a abouti au développement réussi d'une machine de soudage hybride laser-arc destinée aux lignes de production continue de tôles et bandes haut de gamme, utilisant des lasers à état solide. Cette solution innovante permet la soudure de matériaux difficiles tels que l'acier silicium magnétique et l'acier inoxydable martensitique, avec des applications de production réussies.

Innovations et réalisations clés :

1. Développement du procédé et de l'équipement de soudage hybride laser-arc : Cette technologie innovante est spécifiquement conçue pour des matériaux métallurgiques spéciaux de haute gamme dans des lignes de production continue. Elle garantit une fiabilité exceptionnelle du soudage, atteignant un taux de rupture de bande inférieur à 0,1 % et un taux de re-soudage en dessous de 1,2 %.

2. Technologie de Tête de Soudage Guidée : Pour la première fois, une technologie de guidage et de positionnement de la tête de soudage a été développée, améliorant les conditions de travail de la tête de soudage, renforçant la stabilité du processus et prolongeant la durée de vie de la tête de soudage.

3. Technologie de Plaque de Pression à Ressorts Type Piano : Le projet a introduit un système novateur de plaque de pression à ressorts type piano, qui répartit uniformément la force sur toute la largeur de la plaque et de la bande. Comparé aux méthodes de serrage traditionnelles, cela élimine les défauts de plaque tels que le recourbement des bords et les sous-coupe, améliorant considérablement la qualité et la stabilité de la couture de soudage.

Le projet a obtenu 7 brevets , y compris 2 brevets d'invention , et publié 5 articles scientifiques . Le comité d'évaluation du Groupe Métallurgique de Chine a reconnu les résultats, confirmant que le projet a atteint un « niveau avancé international ».

La machine de soudage hybride à laser-arc développée par MCC South offre des performances stables, une qualité de soudage supérieure, des coûts opérationnels réduits et une maintenance simple. Son coût d'investissement global n'est qu'environ un tiers de celui des machines de soudage laser importées. À ce jour, 15 unités ont été implantées avec succès dans des entreprises sidérurgiques de premier plan telles que Baosteel, Maanshan Iron & Steel, JISCO, TISCO et Tsingshan Steel. Ces machines de soudage ont été utilisées pour souder des matériaux difficiles, y compris l'acier haute résistance, l'acier silicium magnétique, l'acier inoxydable à haut chrome et les plaques en titane. En particulier, pour l'acier silicium magnétique et l'acier inoxydable martensitique, la part de marché domestique des machines de soudage au laser de MCC South a atteint à 100%.

Ce succès novateur marque une étape importante dans l'avancement des capacités d'innovation indépendante de la Chine, en réduisant la dépendance aux équipements importés et en soutenant le développement de matériaux métallurgiques spéciaux de haute gamme sur le marché mondial.