Ontwikkeling en toepassing van hybride laser-booglastechnologie voor hoogwaardige continue plaat- en stripproductielijnen

Projectoverzicht: De lasmachine is een van de kerncomponenten van de continue plaat- en stripproductielijn, waarbij optica, mechanica, elektronica, hydrauliek en pneumatiek worden geïntegreerd. De laskwaliteit bepaalt direct of de productielijn continu en stabiel kan werken.

Met de ontwikkeling van de nationale economie en de toenemende vraag naar energiebesparing en emissiereductie, is er een groeiende behoefte aan geavanceerde speciale metallurgische materialen zoals hoogwaardig staal, roestvrij staal met een hoog chroomgehalte, siliciumstaal met een hoog magnetisch vermogen en non-ferrometalen. Deze materialen vormen echter aanzienlijke uitdagingen bij het lassen, zoals ernstige verbrossing van de lasnaad en frequente breuk van de strip. Deze problemen hebben geleid tot hogere eisen aan de betrouwbaarheid van het lasproces en de precisie van de apparatuur. Lange tijd zijn geïmporteerde laserlasmachines gebruikt voor deze materialen. Deze machines zijn echter kostbaar en gebruiken voornamelijk CO₂-gaslasers, die aanzienlijke nadelen met zich meebrengen: complexe structuren, hoge onderhoudskosten en dure bediening.

In het afgelopen decennium hebben solid-state lasers, vertegenwoordigd door fiber- en disklasers, geleidelijk traditionele CO₂-gaslasers in industriële productie vervangen vanwege hun hoge foto-elektrische conversie-efficiëntie, flexibele bundellevering, stabiliteit en lagere onderhouds- en productiekosten. De oorspronkelijke lasprocessen die zijn ontworpen voor CO₂-gaslasers kunnen niet langer voldoen aan de productievereisten voor geavanceerde speciale metallurgische materialen, waardoor er een dringende behoefte is ontstaan ​​om nieuwe lasprocessen en -apparatuur te ontwikkelen.

Na bijna tien jaar onafhankelijk onderzoek en ontwikkeling heeft het projectteam bij MCC South een reeks technische uitdagingen in lasprocessen en -apparatuur overwonnen. Ze hebben de slechte lasbaarheid, plaatvormdefecten en moeilijkheden bij het bereiken van een stabiele laskwaliteit van speciale metallurgische materialen aangepakt. Deze inspanning leidde tot de succesvolle ontwikkeling van een laser-boog hybride lasmachine voor hoogwaardige continue plaat- en stripproductielijnen, waarbij gebruik wordt gemaakt van solid-state lasers. Deze innovatieve oplossing maakt het lassen van moeilijke materialen mogelijk, zoals hoogmagnetisch siliciumstaal en martensitisch roestvrij staal, wat leidt tot succesvolle productietoepassingen.

Belangrijkste innovaties en prestaties:

1. Ontwikkeling van hybride laser-booglasproces en -apparatuur: Deze innovatieve technologie is speciaal ontworpen voor hoogwaardige speciale metallurgische materialen in continue productielijnen. Het zorgt voor een uitzonderlijke lasbetrouwbaarheid, met een stripbreukpercentage van minder dan 0.1% en een herlaspercentage van minder dan 1.2%.

2. Technologie voor geleide laskoppen: Voor het eerst werd er technologie voor laskopgeleiding en positionering ontwikkeld, waardoor de werkomgeving voor de laskop werd verbeterd, de processtabiliteit werd vergroot en de levensduur van de laskop werd verlengd.

3. Piano-Key Spring Press Plate-technologie: Het project introduceerde een baanbrekend pianotoetsveerpersplaatsysteem, dat de kracht gelijkmatig verdeelt over de breedte van de plaat en strip. Vergeleken met traditionele klemmethoden elimineert dit plaatdefecten zoals kromtrekken van randen en ondersnijdingen, wat de kwaliteit en stabiliteit van de lasnaad aanzienlijk verbetert.

Het project heeft zekerheid gekregen 7-patenten, waaronder 2 uitvindingsoctrooien, en gepubliceerd 5 academische artikelen. Het evaluatiecomité van de China Metallurgical Group erkende de resultaten en bevestigde dat het project een “internationaal geavanceerd niveau.”

De solid-state laser-arc hybride lasmachine ontwikkeld door MCC South biedt stabiele prestaties, superieure laskwaliteit, lage operationele kosten en eenvoudig onderhoud. De totale investeringskosten zijn slechts ongeveer een derde die van geïmporteerde laserlasmachines. Tot op heden, 15 eenheden zijn succesvol geïmplementeerd in toonaangevende staalbedrijven zoals Baosteel, Maanshan Iron & Steel, JISCO, TISCO en Tsingshan Steel. Deze lasmachines zijn gebruikt om uitdagende materialen te lassen, waaronder staal met hoge sterkte, hoogmagnetisch siliciumstaal, roestvrij staal met hoog chroomgehalte en titaniumplaten. Met name voor hoogmagnetisch siliciumstaal en martensitisch roestvrij staal heeft het binnenlandse marktaandeel van de laserlasmachines van MCC South 100%.

Deze baanbrekende prestatie markeert een belangrijke stap voorwaarts in het bevorderen van China's onafhankelijke innovatiecapaciteiten, het verminderen van de afhankelijkheid van geïmporteerde apparatuur en het ondersteunen van de ontwikkeling van hoogwaardige speciale metallurgische materialen op de wereldmarkt.