Прымяненне магутных лазераў у высокатэхналагічнай і цяжкай прамысловасці

За апошнія тры гады з-за пандэміі тэмпы росту попыту на прамысловыя лазеры запаволіліся. Аднак развіццё лазерных тэхналогій не спынілася. У галіне валаконных лазераў паслядоўна запускаліся звышмагутныя валаконныя лазеры магутнасцю 60 кВт і вышэй, што падняло магутнасць прамысловых лазераў на новы ўзровень.

Які попыт існуе на магутныя лазеры магутнасцю больш за 30 000 Вт?

Для шматмодавых валаконных лазераў бесперапыннага выпраменьвання павелічэнне магутнасці шляхам дадання модуляў, здаецца, з'яўляецца ўзгодненым метадам. За апошнія некалькі гадоў магутнасць павялічвалася на 10 000 Вт штогод. Аднак рэалізацыя прамысловай рэзкі і зваркі для лазераў звышвысокай магутнасці яшчэ больш складаная і патрабуе большай стабільнасці. У 2022 годзе магутнасць 30 000 Вт будзе выкарыстоўвацца ў вялікіх маштабах у лазернай рэзцы, а абсталяванне магутнасцю 40 000 Вт у цяперашні час знаходзіцца на стадыі даследавання для дробнамаштабнага прымянення.

У эпоху кілаватных валаконных лазераў магутнасцю да 6 кВт можна выкарыстоўваць для рэзкі і зваркі большасці распаўсюджаных металічных вырабаў, такіх як ліфты, аўтамабілі, ванныя пакоі, кухоннае начынне, мэбля і шасі, з таўшчынёй не больш за 10 мм як для ліставых, так і для трубных матэрыялаў. Хуткасць рэзкі лазера магутнасцю 10 000 Вт удвая вышэйшая за хуткасць рэзкі лазера магутнасцю 6 000 Вт, а хуткасць рэзкі лазера магутнасцю 20 000 Вт больш чым на 60% вышэйшая за хуткасць рэзкі лазера магутнасцю 10 000 Вт. Ён таксама парушае мяжу таўшчыні і можа рэзаць вугляродзістую сталь таўшчынёй больш за 50 мм, што рэдка сустракаецца ў агульнапрамысловай прадукцыі. Дык як наконт магутных лазераў магутнасцю больш за 30 000 Вт?

Прымяненне магутных лазераў для паляпшэння якасці суднабудавання

У красавіку гэтага года прэзідэнт Францыі Макрон наведаў Кітай у суправаджэнні такіх кампаній, як Airbus, DaFei Shipping і французскага пастаўшчыка электраэнергіі Électricité de France.

Французскі вытворца самалётаў Airbus абвясціў аб заключэнні з Кітаем пагаднення аб аптовых закупках 160 самалётаў агульным коштам прыблізна 20 мільярдаў долараў. Яны таксама будуць будаваць другую вытворчую лінію ў Цяньцзіні. Кітайская карабельная група China Shipbuilding Group Corporation падпісала пагадненне аб супрацоўніцтве з французскай кампаніяй DaFei Shipping Group, якое ўключае будаўніцтва 16 звышвялікіх кантэйнеравозаў тыпу 2 коштам больш за 21 мільярд юаняў. China General Nuclear Power Group і Électricité de France цесна супрацоўнічаюць, класічным прыкладам чаго з'яўляецца АЭС Тайшань.

Магутнае лазернае абсталяванне магутнасцю ад 30 000 да 50 000 Вт дазваляе рэзаць сталёвыя пласціны таўшчынёй больш за 100 мм. Суднабудаванне — гэта галіна, якая шырока выкарыстоўвае тоўстыя металічныя пласціны, прычым тыповыя камерцыйныя судны маюць сталёвыя пласціны корпуса таўшчынёй больш за 25 мм, а буйныя грузавыя судны — нават больш за 60 мм. Вялікія ваенныя караблі і звышвялікія кантэйнеравозы могуць выкарыстоўваць спецыяльныя сталі таўшчынёй 100 мм. Лазерная зварка мае больш высокую хуткасць, менш цеплавой дэфармацыі і перапрацоўкі, больш высокую якасць зваркі, зніжаны расход прысадачнага матэрыялу і значна палепшаную якасць прадукцыі. З з'яўленнем лазераў магутнасцю ў дзесяткі тысяч ват больш няма абмежаванняў у лазернай рэзцы і зварцы для суднабудавання, што адкрывае вялікі патэнцыял для будучай замены.

Круізныя лайнеры класа люкс лічыліся вяршыняй суднабудаўнічай прамысловасці, традыцыйна манапалізаванай некалькімі верфямі, такімі як італьянская Fincantieri і нямецкая Meyer Werft. Лазерная тэхналогія шырока выкарыстоўвалася для апрацоўкі матэрыялаў на ранніх этапах будаўніцтва суднаў. Першы круізны лайнер айчыннай вытворчасці ў Кітаі плануецца спусціць на ваду да канца 2023 года. China Merchants Group таксама прасунула будаўніцтва цэнтра лазернай апрацоўкі ў Наньтун Хайтун для свайго праекта па вытворчасці круізных суднаў, які ўключае ў сябе вытворчую лінію тонкіх лістоў высокай магутнасці для лазернай рэзкі і зваркі. Чакаецца, што гэтая тэндэнцыя паступова пранікне і ў грамадзянскія камерцыйныя судны. Кітай мае найбольшую колькасць заказаў на суднабудаванне ў свеце, і роля лазераў у рэзцы і зварцы тоўстых металічных лістоў будзе працягваць расці.

Прымяненне лазераў магутнасцю 10 кВт+ у аэракасмічнай галіне

Аэракасмічныя транспартныя сістэмы ў асноўным уключаюць ракеты і камерцыйныя самалёты, прычым зніжэнне вагі з'яўляецца ключавым фактарам. Гэта накладвае новыя патрабаванні да рэзкі і зваркі алюмініевых і тытанавых сплаваў. Лазерная тэхналогія мае важнае значэнне для дасягнення высокадакладных працэсаў зваркі і рэзкі/зборкі. З'яўленне магутных лазераў магутнасцю 10 кВт і больш прывяло да комплексных мадэрнізацый у аэракасмічнай галіне з пункту гледжання якасці рэзкі, эфектыўнасці рэзкі і высокай інтэграцыі інтэлектуальных магчымасцей.

У вытворчым працэсе аэракасмічнай прамысловасці існуе мноства кампанентаў, якія патрабуюць рэзкі і зваркі, у тым ліку камеры згарання рухавікоў, корпусы рухавікоў, рамы самалётаў, панэлі хваставога крыла, сотападобныя канструкцыі і асноўныя ротары верталётаў. Да гэтых кампанентаў прад'яўляюцца надзвычай строгія патрабаванні да злучэнняў рэзкі і зваркі.

Airbus ужо даўно выкарыстоўвае магутныя лазерныя тэхналогіі. Пры вытворчасці самалёта A340 усе ўнутраныя пераборкі з алюмініевых сплаваў зварваюцца з дапамогай лазераў. Прарыўны прагрэс быў дасягнуты ў лазернай зварцы абшыўкі і стрынгераў фюзеляжа, якая была ўкаранёна на Airbus A380. Кітай паспяхова правёў выпрабаванні айчыннага вялікага самалёта C919 і паставіць яго ў гэтым годзе. Ёсць таксама будучыя праекты, такія як распрацоўка C929. Можна прагназаваць, што лазеры зоймуць месца ў вытворчасці камерцыйных самалётаў у будучыні.

Лазерная тэхналогія можа дапамагчы ў бяспечным будаўніцтве атамных электрастанцый

Атамная энергетыка — гэта новая форма чыстай энергіі, і ЗША і Францыя валодаюць самымі перадавымі тэхналогіямі ў будаўніцтве атамных электрастанцый. Атамная энергетыка складае прыкладна 70% электраэнергіі Францыі, і Кітай супрацоўнічаў з Францыяй на ранніх этапах будаўніцтва сваіх атамных энергетычных аб'ектаў. Бяспека з'яўляецца найважнейшым аспектам атамных энергетычных аб'ектаў, і існуе шмат металічных кампанентаў з ахоўнымі функцыямі, якія патрабуюць рэзкі або зваркі.

Кітайская незалежна распрацаваная тэхналогія лазернай інтэлектуальнай зваркі MAG з адсочваннем была масава ўжыта ў сталёвым купале і ствале абалонкі энергаблокаў 7 і 8 на Цяньваньскай атамнай электрастанцыі. У цяперашні час рыхтуецца першы робат для зваркі пранікальнай муфты ядзернага класа.

Прытрымліваючыся тэндэнцыі развіцця лазераў, кампанія Teyu выпусціла на рынак валаконны лазерны ахаладжальнік звышвысокай магутнасці CWFL-60000.

Кампанія Teyu ішла ў нагу з тэндэнцыямі развіцця лазераў і распрацавала і выпусціла звышмагутны валаконны лазерны ахаладжальнік CWFL-60000, які забяспечвае стабільнае астуджэнне лазернага абсталявання магутнасцю 60 кВт. Дзякуючы двайной незалежнай сістэме кантролю тэмпературы, ён здольны астуджаць як высокатэмпературную лазерную галоўку, так і нізкатэмпературную лазерную крыніцу, забяспечваючы стабільную магутнасць лазернага абсталявання і эфектыўна гарантуючы хуткую і эфектыўную працу магутных лазерных рэзальных станкоў.

Прарыў у лазерных тэхналогіях прывёў да з'яўлення шырокага рынку абсталявання для лазернай апрацоўкі. Толькі з правільнымі інструментамі можна заставацца наперадзе ў жорсткай канкурэнцыі на рынку. З неабходнасцю трансфармацыі і мадэрнізацыі ў высокакласных галінах, такіх як аэракасмічная прамысловасць, суднабудаванне і атамная энергетыка, попыт на апрацоўку тоўстай пласціністай сталі расце, і магутныя лазеры будуць спрыяць паскарэнню развіцця гэтай галіны. У будучыні звышмагутныя лазеры магутнасцю больш за 30 000 Вт будуць у асноўным выкарыстоўвацца ў цяжкай прамысловасці, такой як ветраэнергетыка, гідраэнергетыка, атамная энергетыка, суднабудаванне, горназдабыўное машынабудаванне, аэракасмічная прамысловасць і авіяцыя.