Новини - Лазерне зварювання: основна виробнича технологія в новій енергетичній галузі

1.1 Лазерне зварювання займає середню частину галузі, маючи кращі перспективи зростання, ніж різання та маркування

Лазерне зварювальне обладнаннярозташована в середній частині промислового ланцюга. Вихідний етап ланцюга лазерної промисловості включає оптичні матеріали, оптичні компоненти та пристрої, механічні деталі тощо. Середній етап складається з лазерів та лазерного обладнання. Лазери є основними компонентами лазерного обладнання, а лазерне обробне обладнання в основному включає обладнання для лазерного різання, лазерного зварювання та лазерного маркування. Нижній етап виробництва включає в себе літієві батареї, напівпровідники, фотоелектричні елементи, побутову електроніку тощо.

Ринок лазерів має величезний потенціал, де домінують волоконні лазери, тоді як твердотільні лазери підходять для тонкої мікрообробки. Згідно зі статистикою Laser Focus World, обсяг світового ринку лазерів зріс з 13,07 млрд доларів у 2017 році до 16,01 млрд доларів у 2020 році, зі середньорічним темпом зростання 13,37%. Для порівняння, ринок лазерів Китаю зріс з 6,95 млрд доларів у 2017 році до 10,91 млрд доларів у 2020 році, зі середньорічним темпом зростання 16,22%. З 2017 по 2020 рік частка Китаю на світовому ринку лазерів зросла з 53,2% до 68,1%. У 2020 році промислові лазери становили 32,2% світового ринку лазерів, що робить промисловий сектор основним напрямком застосування. За типом середовища посилення лазери в основному включають волоконні лазери, твердотільні лазери (крім волоконних лазерів), рідинні лазери та газові лазери. У 2020 році волоконні лазери та твердотільні лазери становили 52,7% та 16,7%промислове лазерне застосуваннявідповідно, причому волоконні лазери домінують у промисловому використанні. Порівняно з волоконними лазерами, твердотільні лазери мають такі переваги, як висока пікова потужність і малі зони термічного впливу, що робить їх придатними для тонкої мікрообробки.

YAG-лазери та волоконні лазери мають свої сильні сторони. YAG-лазери – це твердотільні лазери з кристалічною матрицею YAG. Їхні переваги включають: ① можливість одночасного або розподіленого за часом багатоточкового зварювання; ② висока пікова потужність, придатна для точкового зварювання; ③ низька вартість, що забезпечує перевагу у вартості тощо. Порівняно з волоконними лазерами, YAG-лазери мають певні прогалини в якості променя та ефективності фотоелектричного перетворення. Однак, через низьку пікову потужність волоконних лазерів, вони не мають суттєвих переваг над YAG-лазерами у зварюванні. Залежно від конкретних сценаріїв застосування, як YAG, так і волоконні лазери можуть використовуватися для зварювання на акумуляторних батареях.

Різання, зварювання та маркування є основними напрямками застосування промислових лазерів. У 2020 році різання, зварювання та маркування становили 40,62%, 13,52% та 12,6% ринку лазерного різання відповідно. Після швидкого зростання з 2014 по 2017 рік обладнання для лазерного різання зараз стикається з жорсткою ціновою конкуренцією через зростання конкурентів. Маркування – це зріле лазерне застосування з відносно стабільним ринком. Вигода від зростання...ручне лазерне зварюваннята високий рівень процвітання акумуляторних батарей для переробки електроенергії, очікується, що застосування зварювання збереже високі темпи зростання протягом наступних кількох років.

Порівняно з різанням та маркуванням, лазерне зварювання має вищі технічні вимоги. Лазерне зварювання має коротшу історію розвитку, ніж лазерне різання та маркування, а складність процесу також більша. Лазерне різання та маркування використовує лазери для руйнування поверхні або загальної структури матеріалів, тоді як лазерне зварювання використовує лазери для плавлення та реконструкції структури матеріалу. Реконструкція матеріалу, порівняно з простим структурним руйнуванням, вимагає вищих стандартів для лазерів та методів обробки.

Порівняно з традиційним зварюванням, лазерне зварювання має значні переваги. Порівняно з традиційним контактним зварюванням, дуговим зварюванням та електронно-променевим зварюванням, лазерне зварювання пропонує такі переваги, як висока швидкість, мала деформація, низькі вимоги до навколишнього середовища, висока щільність потужності, стійкість до магнітних полів, застосовність до непровідних матеріалів, відсутність потреби у вакуумному середовищі та відсутність генерації рентгенівського випромінювання під час зварювання. Воно широко використовується у високоякісному прецизійному виробництві, особливо в транспортних засобах на нових джерелах енергії та в галузях виробництва акумуляторних батарей. Акумуляторні батареї мають численні точки зварювання з високими вимогами до складності та точності. Унікальні переваги лазерного зварювання можуть значно покращити безпеку, надійність, стабільність акумуляторних батарей, знизити витрати та подовжити термін служби.

Ринок лазерного зварювального обладнання стрімко зростає. З 2016 по 2020 рік ринок лазерного обладнання в Китаї зріс з 38,2 млрд юанів до 69,2 млрд юанів, зі середньорічним темпом зростання 15,79%. Для порівняння, ринок лазерного зварювального обладнання в Китаї розширився з 4,17 млрд юанів до 11,05 млрд юанів, зі середньорічним темпом зростання 27,59%, що випереджає загальне зростання лазерного обладнання.

II. Характеристики лазерних зварювальних апаратів

Висока точність: Лазерний промінь має надзвичайно малу пляму, що дозволяєвисокоточне зварюванняВін ідеально підходить для виробів, що потребують високої точності зварювання, таких як електронні компоненти та медичні прилади.
Висока швидкість: Лазерне зварювання відбувається швидко, що значно підвищує ефективність виробництва. Порівняно з традиційними методами зварювання, воно може виконувати велику кількість зварювальних завдань за короткий час.
Мала зона термічного впливу: Лазерне зварювання мінімізує термічне пошкодження матеріалів завдяки малій зоні термічного впливу. Це означає меншу зміну властивостей матеріалу після зварювання, зберігаючи хороші механічні характеристики та зовнішній вигляд.
Висока адаптивність: Лазерні зварювальні апарати можуть зварювати різні матеріали, включаючи метали, пластмаси та кераміку. Для зварювання різних матеріалів потрібно лише налаштувати параметри лазера.
Висока автоматизація: Лазерні зварювальні машини можна інтегрувати з автоматизованим обладнанням для досягнення автоматизованого виробництва, що не тільки підвищує ефективність, але й знижує витрати на оплату праці та інтенсивність.

3.1 Галузі застосування лазерного зварювання

Технологія лазерного зварювання широко використовується в багатьох галузях промисловості завдяки високій точності, швидкості та гнучкості. Ось її основні сфери застосування:

Автомобільна промисловість: Лазерне зварювання широко використовується в автомобільному виробництві, особливо в кузовному будівництві. Статистика показує, що понад 80% світових автовиробників використовують лазерне зварювання для зварювання кузовних конструкцій, щоб підвищити жорсткість та зменшити вагу. Воно також використовується у виробництві компонентів двигуна, вихлопних систем та систем подушок безпеки.
Аерокосмічна галузь: В аерокосмічній галузі лазерне зварювання цінується за його здатність забезпечувати високоміцні з'єднання. Його використовують у виробництві фюзеляжів літаків, конструкцій крил та компонентів космічних апаратів для забезпечення структурної цілісності та легкої ваги. Звіти показують, що лазерне зварювання може зменшити вагу літака на 20%, одночасно заощаджуючи кошти.
Медичні прилади: Лазерне зварювання відіграє ключову роль у виробництві медичних приладів, особливо прецизійних деталей з нержавіючої сталі та титанових сплавів. Воно забезпечує екологічно чисте, високоточне зварювання, що відповідає суворим вимогам чистоти та точності для медичних приладів.
Електронна промисловість: В електроніці лазерне зварювання в основному використовується для упаковки інтегральних схем, напівпровідникових приладів та оптоелектронних пристроїв. Його мала зона термічного впливу зменшує термічне пошкодження чутливих електронних компонентів, що робить його широко використовуваним у високощільному складанні електроніки.
Точні прилади: У виробництві точних приладів лазерне зварювання використовується в годинниках, ювелірних виробах та інших предметах розкоші завдяки своїй здатності досягати високої точності,високоякісне зварюванняЦе забезпечує вишуканий зовнішній вигляд та довготривалу стабільність цих виробів.