Розробка та застосування технології лазерно-дугового гібридного зварювання для високоприоритетних неперервних ліній виробництва пластин та стрипів

Огляд проекту: Цей заварка є одним із ключових компонентів неперервної лінії виробництва пластин та стрипів, об'єднуючи оптику, механіку, електроніку, гіdraulicу та пневматику. Якість її сварки напряму визначає, чи зможе лінія працювати неперервно та стабільно.

З розвитком національної економіки та збільшенням вимог до енергозбереження та зменшення емісій, виникає все більша потреба у сучасних спеціалізованих металичних матеріалах, таких як високопральна сталь, нержавіюча сталь з високим вмістом хрому, магнітна силіконова сталь та цвітні метали. Проте ці матеріали створюють значні виклики при зварюванні, такі як сильне захрупування шва та часті перериви стрипів. Ці проблеми поставили більш високі вимоги до надійності процесу зварювання та точності обладнання. Довгий час для цих матеріалів використовувалися імпортні лазерні апарати для зварювання. Проте ці апарати є дуже дорогими та головним чином використовують газові лазери CO₂, які мають значні недоліки: складна конструкція, високі витрати на технічне обслуговування та дорогощі операції.

Протягом останнього десятиліття твердотілові лазери, які представляються волоконними і дисковими лазерами, поступово витіснили традиційні лазери на основі CO₂ у промисловому виробництві завдяки високій ефективності перетворення світла в електрику, гнучкості доставки променя, стабільності та нижчим вартостям обслуговування та виробництва. Традиційні процеси зварювання, розроблені для лазерів CO₂, вже не можуть задовольняти вимоги виробництва сучасних спеціальних металургічних матеріалів, що створює натиск на розробку нових процесів зварювання та обладнання.

Після майже десяти років незалежних досліджень та розробок, команда проекту в MCC South подолала серію технічних викликів у процесах та обладнанні для зварювання. Вони вирішили проблеми поганої зварювальної здатності, дефектів форми пластин та складності досягнення стабільної якості зварювання спеціальних металургічних матеріалів. Це призвело до успішної розробки лазерно-дугового гібридного апарату для зварювання високоприкладних неперервних ліній виготовлення пластин та стрипів за допомогою твердофазових лазерів. Цей інноваційний розв'язок дозволяє зварювати складні матеріали, такі як високомагнітна сильна сталевий лист та мартенситна нержавча сталь, досягаючи успішних виробничих застосувань.

Ключові інновації та досягнення:

1. Розробка лазерно-дугового гібридного процесу та обладнання: Ця інноваційна технологія спеціально розроблена для високоякісних спеціальних металургічних матеріалів у неперервних виробничих лініях. Вона забезпечує виняткову надійність з'єднань, досягаючи частку перериву стрипа менше 0,1% та частку повторного з'єднання нижче 1,2%.

2. Технологія керованої сварювальної головки: Вперше була розроблена технологія керування та позиціонування сварювальної головки, що поліпшує умови роботи сварювальної головки, збільшує стабільність процесу та продовжує термін експлуатації сварювальної головки.

3. Технологія пружинної пластини типу "фортепіанний ключ": У проекті була представлена інноваційна система пружинної пластини типу "фортепіанний ключ", яка рівномірно розподіляє силу по ширині пластини та стрипа. У порівнянні з традиційними методами зажиму, це виключає дефекти пластини, такі як загинання країв та підрізи, значно покращуючи якість та стабільність шва.

У рамках проекту отримано 7 патентів , в тому числі 2 патенти на винахід , а також опубліковано 5 наукових статей . Комітет з оцінки Китайської металургічної групи визнав ці результати, підтвердивши, що проект досягнув «міжнародної передової рівні.»

Станок для твердофазної лазерно-дугового гібридного зварювання, розроблений MCC South, має стабільну продукційну здатність, високу якість зварювання, низькі експлуатаційні витрати та просте обслуговування. Загальні витрати на його встановлення становлять лише приблизно одну третину від вартості імпортних лазерних зварювальних станків. На даний момент 15 одиниць було успішно впроваджено у провідних сталеплавильних підприємствах, таких як Baosteel, Maanshan Iron & Steel, JISCO, TISCO та Tsingshan Steel. Ці зварювальні апарати були використані для зварювання складних матеріалів, включаючи високопрочну сталь, високомагнітну кремнеземисту сталь, висококромну нержавіючу сталь та титанові пластини. Особливо для високомагнітної кремнеземистої сталі та мартенситної нержавіючої сталі ринкова доля лазерних зварювальних станків MCC South на внутрішньому ринку досягла 100%!

Це переломне досягнення відзначає важливий крок уперед у розвитку здатностей Китаю до незалежної інноваційної діяльності, зменшенні залежності від імпортного обладнання та підтримці розробки високоякісних спеціальних металичних матеріалів на світовому ринку.