高級連続板帯生産ラインにおけるレーザー-アーク複合溶接技術の開発と応用

プロジェクト概要 その 溶接機 はロールフォーミング連続生産ラインのコア部品の一つで、光学、機械、電子、油圧、空気圧を一体化しています。その溶接品質は、生産ラインが連続的かつ安定して動作できるかどうかを直接的に決めます。

国民経済の発展とエネルギー節約・排出削減への要求の高まりに伴い、高強度鋼、高クロムステンレス鋼、高磁気シリコン鋼、非鉄金属などの高度な特殊冶金材料に対する需要が増加しています。しかし、これらの材料は溶接において深刻な溶接部の脆化や頻繁な帯状破断といった大きな課題を抱えています。これらの問題は、溶接プロセスの信頼性と設備の精度に対してより高い要求をもたらしました。長期間にわたり、これらの材料には輸入されたレーザー溶接機が使用されてきましたが、これらはコストが高く、主にCO₂ガスレーザーを使用しており、構造が複雑で、メンテナンス費用が高く、運転コストも非常にかかるという显著な欠点があります。

過去10年間、ファイバーレーザーやディスクレーザーなど代表される固体レーザーは、高い光電変換効率、柔軟なビーム伝送、安定性、および低いメンテナンスと生産コストのため、工業生産において従来のCO₂ガスレーザーを徐々に置き換えています。CO₂ガスレーザー用に設計された従来の溶接プロセスは、高度な特殊冶金材料の生産要件を満たすことができなくなり、新しい溶接プロセスや設備を開発する緊急の必要性が生じています。

約10年にわたる独立した研究開発の結果、MCC Southのプロジェクトチームは溶接工程と設備に関する一連の技術的課題を克服しました。特殊冶金材料の溶接性の低さ、板形状の欠陥、安定した溶接品質の達成における困難に取り組み、固体レーザーを用いた高級連続板および帯鋼生産ライン用のレーザー-アーク複合溶接機の開発に成功しました。この革新的なソリューションにより、高磁気シリコン鋼やマーテンサイト系ステンレス鋼などの難溶接材料の溶接が可能となり、成功裏に生産応用が実現しました。

主要なイノベーションと成果:

1. レーザー-アーク複合溶接プロセスおよび設備の開発: この革新的技術は、連続生産ラインにおける高級特殊冶金材料専用に設計されており、優れた溶接信頼性を確保し、帯材の破断率を0.1%未満、再溶接率を1.2%未満に抑えることができます。

2. ガイド付き溶接ヘッド技術： 溶接ヘッドのガイドと位置決め技術が初めて開発され、溶接ヘッドの作業環境を改善し、プロセスの安定性を向上させ、溶接ヘッドの耐用年数を延ばしました。

3. ピアノ鍵盤式スプリング押さえプレート技術： 本プロジェクトでは、ピアノ鍵盤式スプリング押さえプレートシステムが初めて導入され、プレートおよび帯材の幅全体に力を均等に分布させます。従来の締め付け方法と比較して、エッジの反りやアンダーカットなどのプレート欠陥を排除し、溶接継ぎ目の品質と安定性を大幅に向上させます。

本プロジェクトは、 7件の特許 、 含む 2件の発明特許 を取得し、 5本の学術論文を発表しました 中国冶金集団の評価委員会はその成果を認め、このプロジェクトが「国際的に先進的なレベル」に達したと確認しました。 「国際的に先進的なレベル。」

MCCサウスが開発した固体レーザー-アークハイブリッド溶接機は、安定した性能、優れた溶接品質、低運転コスト、簡単なメンテナンスを特長としています。全体的な投資コストは輸入レーザー溶接機の約 三分之一 に過ぎません。現在までに、 15台 宝鋼、馬鞍山鉄鋼、河鋼集団、太鋼、青山鋼業などの主要な鉄鋼企業で成功裏に導入されています。これらの溶接機は、高強度鋼、高磁性シリコン鋼、高クロムステンレス鋼、チタン板などの難易度の高い材料の溶接に使用されてきました。特に、高磁性シリコン鋼およびマーテンサイト系ステンレス鋼において、MCCサウスのレーザー溶接機の国内市場シェアは 100% した

この画期的な成果は、中国の自主革新能力を向上させ、輸入設備への依存を減らし、グローバル市場における高級特殊冶金材料の開発を支援するという重要な一歩を表しています。