Rozwój i zastosowanie technologii hybrydowego spawania laserowo-lukowego w liniach ciągłej produkcji płyt i taśm premium

Przegląd projektu: The maszyna spawalnicza jest jednym z podstawowych elementów ciągłej linii produkcyjnej blach i taśm, integrując optykę, mechanikę, elektronikę, hydraulikę i pneumatykę. Jakość jej spawania bezpośrednio determinuje, czy linia produkcyjna może działać ciągle i stabilnie.

Z rozwojem gospodarki narodowej i rosnącymi wymaganiami w zakresie oszczędzania energii oraz redukcji emisji, zwiększa się potrzeba zaawansowanych materiałów metali specjalnych, takich jak stal o wysokiej wytrzymałości, nierdzewna stal o wysokim zawartości chromu, stal silikonowa o wysokim magnetyzmie oraz metale nieżelazne. Jednak te materiały stanowią istotne wyzwania podczas spawania, takie jak poważne utwardzenie szwu spawowego i częste łamanie pasów. Te problemy podniosły wyższe wymagania co do niezawodności procesu spawania oraz precyzji urządzeń. Długie lata stosowano importowane maszyny do spawania laserowego dla tych materiałów. Jednak są one kosztowne i przede wszystkim korzystają z lasera CO₂, który ma znaczne wady: złożone konstrukcje, wysokie koszty konserwacji oraz drogie eksploatacje.

W ciągu ostatniego dziesięciolecia, lasery stanowocłowe, reprezentowane przez lasery wąskopasmowe i dyskowe, stopniowo zastępują tradycyjne lasery gazowe CO₂ w produkcji przemysłowej dzięki swojej wysokiej efektywności konwersji fotoelektrycznej, elastycznej dostawie promieniowania, stabilności oraz niższym kosztom konserwacji i produkcji. Pierwotne procesy spawania opracowane dla laserów gazowych CO₂ nie mogą już spełniać wymagań produkcyjnych dotyczących zaawansowanych specjalistycznych materiałów metalurgicznych, co stwarza pilną potrzebę opracowania nowych procesów spawania i urządzeń.

Po prawie dziesięciu latach niezależnych badań i rozwoju, zespół projektowy w MCC South pokonał szereg wyzwań technologicznych w procesach i zespołach spawania. Rozwiązali problem niskiej spawalności, defektów kształtu blach oraz trudności w osiągnięciu stabilnej jakości spawania materiałów metaliurgicznych specjalnych. Dzięki temu udało się pomyślnie opracować maszynę do spawania hybrydowego lasera i łuku dla zaawansowanych ciągłych linii produkcyjnych blach i taśm, wykorzystującą lasery stało-ciałowe. Ta innowacyjna解决方案umożliwia spawanie trudnych materiałów, takich jak wysokonapędowe stal elektrotechniczna i stal nierdzewna typu martensytego, osiągając pomyślne zastosowania produkcyjne.

Kluczowe Innowacje i Osiągnięcia:

1. Rozwój Procesu i Urządzeń Spawania Hybrydowego Laser-Arc: Ta innowacyjna technologia została specjalnie zaprojektowana dla materiałów metali specialnych w liniiach ciągłej produkcji. Zapewnia wyjątkową niezawodność spawania, osiągając współczynnik pęknięcia taśmy poniżej 0,1% i współczynnik ponownego spawania poniżej 1,2%.

2. Technologia Kierowanej Głowicy Spawania: Po raz pierwszy opracowano technologię kierowania i pozycjonowania głowicy spawania, poprawiając warunki pracy głowicy spawania, zwiększając stabilność procesu oraz przedłużając żywotność głowicy spawania.

3. Technologia Wciśniętej Płyty Prętami Skokowymi: Projekt wprowadził pionierski system wciśnięcia płyty prętami skokowymi, który równomiernie rozprowadza siłę przez szerokość płyty i taśmy. W porównaniu do tradycyjnych metod zaciskania eliminuje to defekty płyty, takie jak wygięcie krawędzi i podcinanie, znacząco poprawiając jakość i stabilność szwu spawalnego.

Projekt uzyskał 7 patentów , w tym 2 patenty wynalazcze , oraz opublikował 5 artykułów naukowych . Komitet oceniający Chińskiej Grupy Metaliurgicznej uznał wyniki, potwierdzając, że projekt osiągnął „poziom zaawansowany na skalę światową.”

Maszyna do spawania hybrydowego lasera-stałościowego opracowana przez MCC South oferuje stabilny wydajność, wyższą jakość spawania, niskie koszty eksploatacji i prostą konserwację. Całkowity koszt inwestycyjny stanowi tylko około jedną trzecią kosztu maszyn spawalniczych laserowych importowanych. Do tej pory 15 jednostek zostało pomyślnie zaimplementowanych w prowadzących przedsiębiorstwach stali, takich jak Baosteel, Maanshan Iron & Steel, JISCO, TISCO i Tsingshan Steel. Te maszyny do spawania zostały użyte do spawania trudnych materiałów, w tym stali wysokoprężnej, silikonowej stali magnetycznej, nierdzewnej stali chromowej oraz płyt titanowych. W szczególności w przypadku silikonowej stali magnetycznej i stalı martensytycznej udział rynkowy maszyn spawalniczych laserowych MCC South na rynku krajowym osiągnął 100%.

To osiągnięcie przekraczające granice oznacza istotny krok naprzód w rozwoju zdolności do samodzielnej innowacji w Chinach, zmniejszając zależność od importowanego sprzętu i wspierając rozwój wyrobów specjalnych z zakresu metallurgii na rynku globalnym.