Rozwój i zastosowanie hybrydowej technologii spawania laserowo-łukowego w liniach ciągłej produkcji blach i taśm o wysokiej jakości

Przegląd projektu: Kurs spawarka jest jednym z głównych komponentów ciągłej linii produkcyjnej płyt i taśm, integrującej optykę, mechanikę, elektronikę, hydraulikę i pneumatykę. Jakość spawania bezpośrednio decyduje o tym, czy linia produkcyjna może pracować w sposób ciągły i stabilny.

Wraz z rozwojem gospodarki narodowej i rosnącym zapotrzebowaniem na oszczędzanie energii i redukcję emisji, rośnie zapotrzebowanie na zaawansowane specjalne materiały metalurgiczne, takie jak stal o wysokiej wytrzymałości, stal nierdzewna o wysokiej zawartości chromu, stal krzemowa o wysokiej magnetyczności i metale nieżelazne. Jednak materiały te stwarzają znaczne wyzwania w spawaniu, takie jak poważna kruchość spoin i częste pękanie pasów. Problemy te podniosły wyższe wymagania dotyczące niezawodności procesu spawania i precyzji sprzętu. Przez długi czas do tych materiałów stosowano importowane urządzenia do spawania laserowego. Jednak te urządzenia są drogie i wykorzystują głównie lasery gazowe CO₂, które wiążą się ze znacznymi wadami: złożonymi strukturami, wysokimi kosztami konserwacji i kosztowną obsługą.

W ciągu ostatniej dekady lasery półprzewodnikowe, reprezentowane przez lasery światłowodowe i dyskowe, stopniowo zastępowały tradycyjne lasery gazowe CO₂ w produkcji przemysłowej ze względu na ich wysoką wydajność konwersji fotoelektrycznej, elastyczne dostarczanie wiązki, stabilność oraz niższe koszty konserwacji i produkcji. Oryginalne procesy spawania zaprojektowane dla laserów gazowych CO₂ nie są już w stanie sprostać wymaganiom produkcyjnym zaawansowanych specjalnych materiałów metalurgicznych, co stwarza pilną potrzebę opracowania nowych procesów i urządzeń spawalniczych.

Po prawie dziesięciu latach niezależnych badań i rozwoju zespół projektowy MCC South pokonał szereg wyzwań technicznych w procesach i sprzęcie spawalniczym. Zajęli się słabą spawalnością, wadami kształtu płyt i trudnościami w osiągnięciu stabilnej jakości spawania specjalnych materiałów metalurgicznych. Wysiłek ten doprowadził do pomyślnego opracowania hybrydowej spawarki laserowo-łukowej do zaawansowanych linii produkcyjnych ciągłych płyt i taśm, wykorzystującej lasery ciała stałego. To innowacyjne rozwiązanie umożliwia spawanie trudnych materiałów, takich jak wysokomagnetyczna stal krzemowa i martenzytyczna stal nierdzewna, co pozwala na osiągnięcie udanych zastosowań produkcyjnych.

Kluczowe innowacje i osiągnięcia:

1. Rozwój hybrydowego procesu spawania laserowo-łukowego i sprzętu: Ta innowacyjna technologia została specjalnie zaprojektowana do specjalistycznych materiałów metalurgicznych wysokiej jakości w ciągłych liniach produkcyjnych. Zapewnia wyjątkową niezawodność spawania, osiągając wskaźnik pękania taśmy mniejszy niż 0.1% i wskaźnik ponownego spawania poniżej 1.2%.

2. Technologia głowicy spawalniczej sterowanej: Po raz pierwszy opracowano technologię sterowania i pozycjonowania głowicy spawalniczej, co poprawiło środowisko pracy głowicy spawalniczej, zwiększyło stabilność procesu i wydłużyło żywotność głowicy spawalniczej.

3. Technologia sprężynowej płyty dociskowej klawiszy fortepianu: Projekt wprowadził pionierski system sprężynowych płyt dociskowych z klawiszami fortepianowymi, który równomiernie rozkłada siłę na całej szerokości płyty i paska. W porównaniu z tradycyjnymi metodami zaciskania eliminuje to wady płyt, takie jak wypaczenia krawędzi i podcięcia, znacznie poprawiając jakość i stabilność spoiny.

Projekt zabezpieczył Patenty 7, w tym 2 patenty na wynalazeki opublikowane 5 prac naukowychKomitet oceniający China Metallurgical Group uznał wyniki, potwierdzając, że projekt osiągnął „poziom zaawansowany na poziomie międzynarodowym”.

Hybrydowa spawarka laserowo-łukowa w stanie stałym opracowana przez MCC South oferuje stabilną wydajność, doskonałą jakość spawania, niskie koszty operacyjne i prostą konserwację. Całkowity koszt inwestycji wynosi zaledwie około jedna trzecia importowanych maszyn do spawania laserowego. Do tej pory jednostki 15 zostały pomyślnie wdrożone w wiodących przedsiębiorstwach stalowych, takich jak Baosteel, Maanshan Iron & Steel, JISCO, TISCO i Tsingshan Steel. Te spawarki były używane do spawania trudnych materiałów, w tym stali o wysokiej wytrzymałości, stali krzemowej o wysokiej zawartości magnesu, stali nierdzewnej o wysokiej zawartości chromu i płyt tytanowych. W szczególności w przypadku stali krzemowej o wysokiej zawartości magnesu i stali nierdzewnej martenzytycznej udział w rynku krajowym spawarek laserowych MCC South osiągnął % 100.

To przełomowe osiągnięcie stanowi ważny krok naprzód w rozwoju niezależnych możliwości innowacyjnych Chin, zmniejszaniu uzależnienia od importowanego sprzętu i wspieraniu rozwoju specjalistycznych materiałów metalurgicznych na rynku światowym.