Desenvolvimento e aplicação de tecnologia de soldagem híbrida a laser e arco para linhas de produção contínuas de chapas e tiras de alta qualidade

Visão geral do projecto: O máquina de soldar é um dos componentes principais da linha de produção contínua de chapas e bobinas, integrando óptica, mecânica, eletrônica, hidráulica e pneumática. A qualidade de sua solda determina diretamente se a linha de produção pode operar continuamente e de forma estável.

Com o desenvolvimento da economia nacional e o aumento das demandas por economia de energia e redução de emissões, cresce a necessidade de materiais metálicos especiais avançados, como aço de alta resistência, aço inoxidável de alto crómio, aço siliconado de alta magnetização e metais não ferrosos. No entanto, esses materiais apresentam desafios significativos no processo de soldagem, como fragilização severa da costura de solda e rupturas frequentes de faixas. Esses problemas aumentaram os requisitos para a confiabilidade do processo de soldagem e a precisão dos equipamentos. Por um longo tempo, máquinas de solda a laser importadas foram utilizadas para esses materiais. No entanto, essas máquinas são caras e utilizam principalmente lasers de gás CO₂, que trazem desvantagens significativas: estruturas complexas, altos custos de manutenção e operação cara.

Nos últimos dez anos, lasers de estado sólido, representados por lasers de fibra e disco, gradualmente substituíram os lasers de gás CO₂ tradicionais na produção industrial devido à sua alta eficiência de conversão fotovoltaica, entrega flexível do feixe, estabilidade e custos mais baixos de manutenção e produção. Os processos de solda originais projetados para lasers de gás CO₂ já não atendem aos requisitos de produção para materiais metálicos especiais avançados, criando uma necessidade urgente de desenvolver novos processos e equipamentos de soldagem.

Após quase dez anos de pesquisa e desenvolvimento independentes, a equipe do projeto no MCC South superou uma série de desafios técnicos em processos e equipamentos de soldagem. Eles resolveram problemas como baixa soldabilidade, defeitos de forma da chapa e dificuldades para alcançar uma qualidade estável de solda em materiais metalmecânicos especiais. Esse esforço resultou no desenvolvimento bem-sucedido de uma máquina de soldagem híbrida a laser-arco para linhas contínuas de produção de chapas e bobinas de alto nível, utilizando lasers de estado sólido. Essa solução inovadora permite a soldagem de materiais difíceis, como aço sílico magnético de alta potência e aço inoxidável martensítico, alcançando aplicações produtivas bem-sucedidas.

Inovações e Conquistas Principais:

1. Desenvolvimento do Processo e Equipamento de Soldagem Híbrida a Laser-Arco: Esta tecnologia inovadora foi especificamente projetada para materiais metrológicos especiais de alta qualidade em linhas de produção contínua. Ela garante uma confiabilidade excepcional no processo de soldagem, alcançando uma taxa de quebra da tira inferior a 0,1% e uma taxa de re-soldagem abaixo de 1,2%.

2. Tecnologia de Cabeça de Soldagem Guiada: Pela primeira vez, foi desenvolvida uma tecnologia de guia e posicionamento da cabeça de soldagem, melhorando o ambiente de trabalho para a cabeça de soldagem, aumentando a estabilidade do processo e prolongando a vida útil da cabeça de soldagem.

3. Tecnologia de Placa de Pressão com Molas tipo Tecla de Piano: O projeto introduziu um inovador sistema de placa de pressão com molas tipo tecla de piano, que distribui uniformemente a força pela largura da placa e da tira. Em comparação com métodos tradicionais de fixação, isso elimina defeitos na placa, como deformações nas bordas e subcortes, melhorando significativamente a qualidade e a estabilidade da costura de soldagem.

O projeto obteve 7 patentes , incluindo 2 patentes de invenção , e publicou 5 artigos acadêmicos . O comitê de avaliação do Grupo Metallurgical da China reconheceu os resultados, afirmando que o projeto alcançou um “nível avançado internacionalmente.”

A máquina de solda híbrida a laser-arc desenvolvida pela MCC South oferece desempenho estável, qualidade superior de soldagem, baixo custo operacional e manutenção simples. Seu custo total de investimento é de apenas cerca de um terço do das máquinas de solda a laser importadas. Até agora, 15 unidades já foram implementadas com sucesso em empresas líderes de aço, como Baosteel, Maanshan Iron & Steel, JISCO, TISCO e Tsingshan Steel. Essas máquinas de solda foram usadas para soldar materiais desafiadores, incluindo aços de alta resistência, silício-aço magnético, aço inoxidável de alta cromo e placas de titânio. Em particular, para o silício-aço magnético e o aço inoxidável martensítico, a fatia de mercado nacional das máquinas de solda a laser da MCC South atingiu 100%.

Este feito inovador marca um passo significativo no avanço das capacidades de inovação independente da China, reduzindo a dependência de equipamentos importados e apoiando o desenvolvimento de materiais metálicos especiais de alta qualidade no mercado global.