Приложение на високомощни лазери във високотехнологичната и тежката промишленост

През последните три години, поради пандемията, темпът на растеж на търсенето на индустриални лазери се забави. Развитието на лазерните технологии обаче не е спряло. В областта на влакнестите лазери последователно бяха пуснати на пазара ултрамощни влакнести лазери от 60 kW и повече, които издигнаха мощността на индустриалните лазери на друго ниво.

Какво е търсенето на лазери с висока мощност над 30 000 вата?

За многомодовите непрекъснати оптични лазери, увеличаването на мощността чрез добавяне на модули изглежда е договореният начин. През последните няколко години мощността се е увеличавала с 10 000 вата всяка година. Въпреки това, реализацията на промишлено рязане и заваряване с лазери с ултрависока мощност е още по-трудна и изисква по-висока стабилност. През 2022 г. мощността от 30 000 вата ще бъде използвана в голям мащаб при лазерно рязане, а оборудване с мощност 40 000 вата в момента е в етап на проучване за приложение в малък мащаб.

В ерата на киловатните фибърни лазери, мощности под 6 kW могат да се използват за рязане и заваряване на повечето често срещани метални изделия, като асансьори, автомобили, бани, кухненски съдове, мебели и шасита, с дебелини не повече от 10 мм както за листови, така и за тръбни материали. Скоростта на рязане на 10 000-ватов лазер е два пъти по-висока от тази на 6000-ватов лазер, а скоростта на рязане на 20 000-ватов лазер е с повече от 60% по-висока от тази на 10 000-ватов лазер. Освен това, той превишава ограничението на дебелината и може да реже въглеродна стомана с дебелина над 50 мм, което е рядкост при общите промишлени продукти. Ами лазерите с висока мощност над 30 000 вата?

Приложение на високомощни лазери за подобряване на качеството на корабостроенето

През април тази година френският президент Макрон посети Китай, придружен от компании като Airbus, DaFei Shipping и френския доставчик на електроенергия Électricité de France.

Френският производител на самолети Airbus обяви споразумение за покупка на едро с Китай за 160 самолета на обща стойност приблизително 20 милиарда долара. Те ще изградят и втора производствена линия в Тиендзин. Китайската корабостроителна група (China Shipbuilding Group Corporation) подписа споразумение за сътрудничество с френската компания DaFei Shipping Group, включващо изграждането на 16 свръхголеми контейнеровози от тип 2 на стойност над 21 милиарда юана. Китайската група за ядрена енергия (China General Nuclear Power Group) и Électricité de France имат тясно сътрудничество, като атомната електроцентрала Тайшан е класически пример за това.

Високомощното лазерно оборудване с мощност от 30 000 до 50 000 вата има възможност за рязане на стоманени плочи с дебелина над 100 мм. Корабостроенето е индустрия, която широко използва дебели метални плочи, като типичните търговски кораби имат корпусни стоманени плочи с дебелина над 25 мм, а големите товарни кораби дори надхвърлят 60 мм. Големите военни кораби и свръхголемите контейнеровози могат да използват специални стомани с дебелина 100 мм. Лазерното заваряване има по-бързи скорости, по-малко топлинна деформация и повторна обработка, по-високо качество на заварката, намален разход на добавъчен материал и значително подобрено качество на продукта. С появата на лазери с мощност от десетки хиляди ватове, вече няма ограничения при лазерното рязане и заваряване за корабостроенето, което открива голям потенциал за бъдеща заместителна терапия.

Луксозните круизни кораби се смятат за върха на корабостроителната индустрия, традиционно монополизирана от няколко корабостроителници като италианската Fincantieri и германската Meyer Werft. Лазерната технология е широко използвана за обработка на материали в ранните етапи на корабостроенето. Първият произведен в Китай круизен кораб се планира да бъде пуснат на вода до края на 2023 г. China Merchants Group също така е ускорила изграждането на център за лазерна обработка в Нантонг Хайтонг за своя проект за производство на круизни кораби, който включва високомощностна линия за лазерно рязане и заваряване на тънки листове. Очаква се тази тенденция на приложение постепенно да проникне и в гражданските търговски кораби. Китай има най-много поръчки за корабостроене в света, а ролята на лазерите при рязането и заваряването на дебели метални плочи ще продължи да расте.

Приложение на лазери с мощност 10 kW+ в аерокосмическата индустрия

Аерокосмическите транспортни системи включват предимно ракети и търговски самолети, като намаляването на теглото е ключов фактор. Това налага нови изисквания за рязане и заваряване на алуминиеви и титанови сплави. Лазерната технология е от съществено значение за постигане на високопрецизни процеси на заваряване и рязане при сглобяване. Появата на лазери с мощност над 10 kW донесе всеобхватни подобрения в аерокосмическата област по отношение на качеството на рязане, ефективността на рязане и високата степен на интеграция на интелигентност. 

В производствения процес на аерокосмическата индустрия има много компоненти, които изискват рязане и заваряване, включително горивни камери на двигатели, корпуси на двигатели, рамки на самолети, панели на опашните крила, структури тип „пчелна пита“ и главни ротори на хеликоптери. Тези компоненти имат изключително строги изисквания за интерфейси за рязане и заваряване.

Airbus използва високомощна лазерна технология от дълго време. При производството на самолета A340 всички вътрешни прегради от алуминиеви сплави са заварени с помощта на лазери. Постигнат е пробив в лазерното заваряване на обшивките и стрингерите на фюзелажа, което е внедрено в Airbus A380. Китай успешно изпробва произведения в страната голям самолет C919 и ще го достави тази година. Съществуват и бъдещи проекти, като например разработването на C929. Може да се предвиди, че лазерите ще имат място в производството на търговски самолети в бъдеще.

Лазерната технология може да помогне за безопасното изграждане на ядрени електроцентрали

Ядрената енергия е нова форма на чиста енергия, а Съединените щати и Франция разполагат с най-модерните технологии в изграждането на атомни електроцентрали. Ядрената енергия представлява приблизително 70% от доставките на електроенергия на Франция, а Китай си сътрудничи с Франция в ранните етапи на изграждането на ядрените си електроцентрали. Безопасността е най-важният аспект на ядрените енергийни съоръжения и има много метални компоненти със защитни функции, които изискват рязане или заваряване.

Независимо разработената от Китай технология за MAG заваряване с лазерно интелигентно проследяване е масово приложена в купола и цевта на стоманената облицовка на блокове 7 и 8 на атомната електроцентрала „Тянван“. В момента се подготвя първият робот за заваряване на проникващи ръкави с ядрен клас.

Следвайки тенденцията в развитието на лазерите, Teyu пусна на пазара ултрависока мощност CWFL-60000. чилъри с фибърен лазер

Teyu е в крак с тенденциите в развитието на лазерите и е разработила и произвела ултрамощния чилер за фибърни лазери CWFL-60000, който осигурява стабилно охлаждане за лазерно оборудване с мощност 60 kW. С двойна независима система за контрол на температурата, тя е в състояние да охлажда както високотемпературната лазерна глава, така и нискотемпературния лазерен източник, осигурявайки стабилен изход за лазерното оборудване и ефективно гарантирайки бързата и ефективна работа на високомощни лазерни машини за рязане. 

Пробивът в лазерните технологии доведе до широк пазар за оборудване за лазерна обработка. Само с правилните инструменти човек може да остане начело в жестоката пазарна конкуренция. С необходимостта от трансформация и модернизация във висок клас приложения като аерокосмическа индустрия, корабостроене и ядрена енергетика, търсенето на обработка на дебели стоманени листове се увеличава, а високомощните лазери ще спомогнат за ускореното развитие на индустрията. В бъдеще, ултрамощните лазери с мощност над 30 000 вата ще се използват главно в тежката промишленост, като вятърна енергия, водноелектрическа енергия, ядрена енергетика, корабостроене, минно машиностроене, аерокосмическа и авиационна промишленост.