การพัฒนาและการใช้งานเทคโนโลยีการเชื่อมไฮบริดเลเซอร์-อาร์คสำหรับสายการผลิตแผ่นเหล็กและแถบเหล็กต่อเนื่องระดับสูง

ภาพรวมโครงการ: ตัว เครื่องปั่น เป็นหนึ่งในส่วนประกอบหลักของสายการผลิตแผ่นและแถบต่อเนื่อง ซึ่งรวมเอาเทคโนโลยีแสงศาสตร์ เครื่องกล อิเล็กทรอนิกส์ ไฮดรอลิก และneumatics มาไว้ด้วยกัน คุณภาพของการเชื่อมของมันเป็นตัวกำหนดโดยตรงว่าสายการผลิตจะสามารถทำงานต่อเนื่องและเสถียรได้หรือไม่

ด้วยการพัฒนาของเศรษฐกิจแห่งชาติและการเพิ่มขึ้นของความต้องการในการประหยัดพลังงานและการลดมลพิษ ทำให้มีความต้องการวัสดุทางการหล่อโลหะพิเศษขั้นสูงมากขึ้น เช่น เหล็กกล้าความแข็งแรงสูง เหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียมสูง เหล็กซิลิกอนแม่เหล็กสูง และโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก อย่างไรก็ตาม วัสดุเหล่านี้สร้างความท้าทายอย่างมากในกระบวนการเชื่อม เช่น การเกิดความเปราะบางของรอยเชื่อมอย่างรุนแรงและปัญหาการฉีกขาดของแถบวัสดุบ่อยครั้ง ปัญหาเหล่านี้ได้นำไปสู่ข้อกำหนดที่เข้มงวดยิ่งขึ้นสำหรับความน่าเชื่อถือของกระบวนการเชื่อมและความแม่นยำของเครื่องจักร ในช่วงเวลาหนึ่ง เครื่องเชื่อมเลเซอร์นำเข้าถูกนำมาใช้สำหรับวัสดุเหล่านี้ แต่เครื่องจักรเหล่านี้มีราคาแพงและส่วนใหญ่ใช้เลเซอร์แก๊ส CO₂ ซึ่งมาพร้อมกับข้อเสียเปรียบที่สำคัญ เช่น โครงสร้างที่ซับซ้อน ค่าบำรุงรักษาสูง และค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่แพง

ในทศวรรษที่ผ่านมา เลเซอร์สถานะแข็ง ซึ่งเป็นตัวแทนโดยเลเซอร์เส้นใยและเลเซอร์จาน ได้ค่อยๆ แทนที่เลเซอร์ก๊าซ CO₂ แบบดั้งเดิมในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรม เนื่องจากมีประสิทธิภาพการแปลงแสงไฟฟ้าสูง การส่งลำแสงที่ยืดหยุ่น ความมั่นคง และต้นทุนการบำรุงรักษาและการผลิตที่ต่ำกว่า กระบวนการทำเชื่อมที่ออกแบบไว้สำหรับเลเซอร์ก๊าซ CO₂ ไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการผลิตของวัสดุเมทัลลูร์จีพิเศษขั้นสูงได้อีกต่อไป ทำให้มีความจำเป็นเร่งด่วนที่จะต้องพัฒนากระบวนการทำเชื่อมและอุปกรณ์ใหม่

หลังจากเกือบสิบปีของการวิจัยและพัฒนาอย่างอิสระ ทีมโครงการที่ MCC South ได้เอาชนะความท้าทายทางเทคนิคหลายประการในกระบวนการเชื่อมและการใช้อุปกรณ์ เช่น การแก้ไขปัญหาการเชื่อมที่ยาก ข้อบกพร่องของรูปทรงแผ่นโลหะ และความยากในการรักษาคุณภาพการเชื่อมให้มั่นคงสำหรับวัสดุเมทาลลูร์จีพิเศษ ความพยายามนี้นำไปสู่การพัฒนาเครื่องเชื่อมแบบเลเซอร์-อาร์คไฮบริดสำเร็จสำหรับสายการผลิตแผ่นโลหะต่อเนื่องระดับสูง โดยใช้เลเซอร์สถานะแข็ง โซลูชันนวัตกรรมนี้สามารถเชื่อมวัสดุที่ยาก เช่น เหล็กซิลิกอนแม่เหล็กสูงและสเตนเลสกลุ่มมาร์เทนไซต์ ทำให้สามารถนำไปใช้งานในกระบวนการผลิตได้สำเร็จ

นวัตกรรมและความสำเร็จสำคัญ:

1. การพัฒนากระบวนการและอุปกรณ์เชื่อมแบบเลเซอร์-อาร์คไฮบริด: เทคโนโลยีนวัตกรรมนี้ได้รับการออกแบบเฉพาะสำหรับวัสดุเมทัลลูร์จีพิเศษระดับไฮเอนด์ในสายการผลิตต่อเนื่อง สามารถรับประกันความน่าเชื่อถือของการเชื่อมอย่างยอดเยี่ยม โดยมีอัตราการแตกของแถบโลหะน้อยกว่า 0.1% และอัตราการเชื่อมซ้ำต่ำกว่า 1.2%

2. เทคโนโลยีหัวเชื่อมแบบนำทาง: เป็นครั้งแรกที่พัฒนาเทคโนโลยีการนำทางและการวางตำแหน่งของหัวเชื่อม ซึ่งช่วยปรับปรุงสภาพแวดล้อมการทำงานของหัวเชื่อม เพิ่มเสถียรภาพของกระบวนการ และยืดอายุการใช้งานของหัวเชื่อม

3. เทคโนโลยีแผ่นกดสปริงแบบคีย์เปียโน: โครงการได้นำเสนอระบบแผ่นกดสปริงแบบคีย์เปียโนเป็นครั้งแรก ซึ่งกระจายแรงอย่างสม่ำเสมอตลอดความกว้างของแผ่นและแถบโลหะ เมื่อเทียบกับวิธีการ加紧แบบเดิม สามารถลดปัญหาของแผ่น เช่น การงอของขอบและความไม่เรียบตรง ทำให้คุณภาพและความเสถียรของการเชื่อมเพิ่มขึ้นอย่างมาก

โครงการนี้ได้รับการคุ้มครอง 7 สิทธิบัตร , รวมทั้ง 2 สิทธิบัตรการประดิษฐ์ และเผยแพร่ 5 บทความวิชาการ คณะกรรมการประเมินของกลุ่มบริษัทเมทัลลูร์จีคืนแห่งจีนได้ยอมรับผลลัพธ์ โดยยืนยันว่าโครงการนี้ได้บรรลุถึงระดับ “ขั้นสูงในระดับนานาชาติ”

เครื่องเชื่อมเลเซอร์-อาร์กแบบไฮบริดในสถานะของแข็งที่พัฒนาโดย MCC South มีประสิทธิภาพที่เสถียร คุณภาพการเชื่อมยอดเยี่ยม ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ และการบำรุงรักษาที่ง่าย ต้นทุนการลงทุนรวมอยู่ที่ประมาณ หนึ่งในสาม ของเครื่องเชื่อมเลเซอร์นำเข้า จนถึงปัจจุบัน 15 เครื่อง ได้ถูกนำไปใช้อย่างสำเร็จในบริษัทเหล็กชั้นนำ เช่น Baosteel, Maanshan Iron & Steel, JISCO, TISCO และ Tsingshan Steel เครื่องเชื่อมเหล่านี้ได้ถูกนำมาใช้ในการเชื่อมวัสดุที่ท้าทาย เช่น เหล็กกล้าความแข็งแรงสูง เหล็กซิลิกอนแม่เหล็กสูง เหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียมสูง และแผ่นไทเทเนียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเหล็กซิลิกอนแม่เหล็กสูงและเหล็กกล้าไร้สนิมประเภทมาเทนซิท ตลาดภายในประเทศของเครื่องเชื่อมเลเซอร์จาก MCC South มีส่วนแบ่งตลาดอยู่ที่ 100%.

ความสำเร็จที่ล้ำหน้าครั้งนี้ถือเป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาความสามารถด้านนวัตกรรมอิสระของจีน ลดการพึ่งพาอุปกรณ์นำเข้า และสนับสนุนการพัฒนาวัสดุโลหะพิเศษระดับสูงสำหรับตลาดโลก