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特域S&A分析:高功率激光焊接的突破

發(fā)布時間:2022-08-20 11:34:51閱讀量:

高功率激光冷水機

常見的工業(yè)激光器類型包括固態(tài)激光器、CO2激光器和光纖激光器等,隨著激光技術的不斷突破,功率不斷得到提升,激光器的適用領域更加廣泛,激光器的用途分工也變得明晰。然而光纖激光器技術的革新,成為了市場與工藝分工的改革者。

原來的中小功率焊接習慣用的YAG固態(tài)激光器,光纖激光器也適用了;原來擅長中高功率切割金屬的軸流CO2激光器,光纖激光器也適用了;適用于高功率焊接的半導體激光器,由于光纖激光器采用輔助的擺動焊接克服了難點,也能適用。光纖激光器在精密激光加工領域也對其它類型激光器發(fā)起了類似挑戰(zhàn)。

光纖激光器由于適用性強、使用成本低等優(yōu)點而廣受歡迎,激光器廠商也不斷推高產品功率,從1萬瓦、2萬瓦到4萬瓦,不久前創(chuàng)鑫激光宣布推出5萬瓦商用光纖激光器。至今為止光纖激光器更成熟的應用仍然是激光切割,更準確說是金屬的前端開料切割??梢哉f激光器的焊接未被充分挖掘,焊接的應用從前端部件加工到后端的產品成型,都可以用到,理論上市場是更為廣闊,但是由于其加工工藝有一定技術要求,而且需要精準的加工需求帶動,常常是行業(yè)定制的激光焊接設備。

那么未來高功率激光焊接最具有潛力的發(fā)展在哪里呢?

新能源在激光加工

目前提及新能源,很多人想到新能源汽車和電池,嚴格來說新能源就是清潔能源,風能、水能、太陽能、核能等,最終的使用方式都是電力,儲電設備和電池都能算是新能源的產品。

我國非常重視風能的發(fā)展,原先配合西部大開發(fā)以大西北為重點區(qū)域,后來發(fā)現(xiàn)使用市場和人口集中的東部南部沿海,因此近幾年風能的發(fā)展轉移到沿海城市。廣東計劃在未來20年內投資近萬億發(fā)展沿海風力電場。風車葉片、轉子、基座、發(fā)電機、塔筒等是風電設備主要構成,塔筒、基座等大部件金屬需要大量的高功率焊接,厚度超過20mm甚至50mm以上,可適用萬瓦激光焊接,甚至是4萬瓦的激光焊接都有需求。國內目前已經有嘗試3.2萬瓦激光用于風電設備的加工。

水能主要就是水電站,水泵、渦輪機、電機、葉片修復等是高功率激光焊接常用到的,普遍適用4KW以上激光器,其中水泵激光焊接應用最多最成熟,從小水泵的千瓦級焊接發(fā)展到大型水泵的萬瓦級激光焊接,應用空間廣闊。核電站擁有較多輸送管道、大型儲蓄罐、反應堆內構件,可大量應用高功率激光焊接。由于放射性材料有輻射危險,核電的安全性是最重要的,因此管道和儲蓄罐等金屬壁比較厚,需要較高功率焊接,對應可用10KW以上激光器來實現(xiàn)。

新能源汽車的激光焊接需求

汽車作為走進千家萬戶的大眾消費品,其采用新工藝的程度也一定程度上反映了汽車的品質。汽車的激光應用,包括車身架構件的焊接、汽車內飾的激光加工以及新能源汽車動力電池的焊接等。傳統(tǒng)燃油車的汽車車身激光焊接在國內已經有一定滲透應用,而電動汽車產線上目前采用激光加工仍然較少,未來在車架和汽車內飾的激光加工將會復制燃油車的工藝,逐步增加使用激光。預計2022年國內電動汽車產銷超過300萬輛,未來激光進入電動汽車產線只是時間問題。激光焊接車身普遍采用4KW、6KW以上功率的光束,給高功率自動化激光焊接帶來新的需求。

動力電池的激光加工是目前新能源汽車工藝的重點和難點。激光焊接主要包括:極耳的焊接(包括預焊接)、極帶的點焊接、電芯入殼的預焊、外殼頂蓋密封焊接、注液口密封焊接、電池PACK模組時的連接片焊接,以及模組后的蓋板上的防爆閥焊接。

動力電池是近年激光設備企業(yè)最重視的新增長點之一,事實上也帶來每年超過50億元的中高功率自動化激光專用設備。動力電池的加工一般需用到2KW以上的中功率,特別是電池外殼鋁合金封裝可能還會用到更高功率,需求量會繼續(xù)增加。

激光焊接器

船舶制造推動高功率激光焊接

今年多個傳統(tǒng)激光加工大行業(yè)的需求略顯疲軟,但是船舶制造是一大亮點,受國際海運需求增加推動,船舶訂單節(jié)節(jié)上升。我國的造船業(yè)規(guī)模龐大,位居世界首位,船身鋼板的切割和焊接加工需求較大,10mm以上厚板和30mm超厚版均是大型船舶所需。目前在大連、上海、武漢等造船廠均有應用激光焊接,以高功率激光復合焊為主要應用。

8月中旬,第二艘國產大型郵輪H1509在中國船舶集團上海外高橋造船有限公司正式開工建造。外高橋造船打造了國內第一個郵輪專用薄板智能生產車間,引進T-BEAM流水線設備和八臺焊接機器人,創(chuàng)新采用激光切割、激光復合焊等技術。而2年前招商局輪船已經在南通海門建立了大型郵輪的激光加工中心??梢姡?strong>高功率激光焊接的應用在造船業(yè)將會大有作為,是萬瓦級激光的重要戰(zhàn)場之一。

總結

今年一般工業(yè)制造需求下行壓力較大,激光設備需求也放緩了,而同期激光器和配套產品的技術繼續(xù)突破,特別是功率再次提升。高功率激光的應用需要繼續(xù)探索,而且要往高端產業(yè)滲透才會保持繼續(xù)增長勢頭。航空航天當然也是高端,但是批量較少,我們考慮高功率焊接市場的開拓,必須是有巨大的批量化、規(guī)?;瘧脻摿Φ?,我們也要考慮萬瓦級激光器究竟還能用于什么領域。清潔能源、新能源汽車、造船等對高功率焊接具有很強的需求空間。當然也有其他領域同樣可以開拓,這需要激光企業(yè)和用戶繼續(xù)合作共同探索。

特域激光冷水機配套發(fā)展

越來越多領域使用激光焊機技術,而激光器的功率有大有小,對精控溫度要求也比較高,特域從研發(fā)激光冷水機開始,非常關注激光設備的發(fā)展,設計研發(fā)出相配套的激光冷水機,從小功率的便捷的手持激光焊接一體機到光纖激光冷水機,到萬瓦的激光冷水機都一應俱全,為各種激光設備商家提供合適制冷方案。

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