Aplicarea laserelor de mare putere în industriile de înaltă tehnologie și grele

În ultimii trei ani, din cauza pandemiei, rata de creștere a cererii de lasere industriale a încetinit. Cu toate acestea, dezvoltarea tehnologiei laser nu s-a oprit. În domeniul laserelor cu fibră, au fost lansate succesiv lasere cu fibră de putere ultra-înaltă, de 60 kW și peste, ducând puterea laserelor industriale la un alt nivel.

Câtă cerere există pentru lasere de mare putere de peste 30.000 de wați?

Pentru laserele cu fibră continuă multimod, creșterea puterii prin adăugarea de module pare a fi calea convenită. În ultimii ani, puterea a crescut cu 10.000 de wați în fiecare an. Cu toate acestea, realizarea tăierii și sudării industriale pentru lasere de putere ultra-înaltă este și mai dificilă și necesită o stabilitate mai mare. În 2022, puterea de 30.000 de wați va fi utilizată la scară largă în tăierea cu laser, iar echipamentele de 40.000 de wați se află în prezent în stadiul de explorare pentru aplicații la scară mică.

În era laserelor cu fibră kilowați, puterile sub 6 kW pot fi utilizate pentru tăierea și sudarea majorității produselor metalice comune, cum ar fi ascensoare, mașini, băi, articole de bucătărie, mobilier și șasiuri, cu grosimi care nu depășesc 10 mm, atât pentru materiale din tablă, cât și pentru tuburi. Viteza de tăiere a unui laser de 10.000 wați este de două ori mai mare decât cea a unui laser de 6.000 wați, iar viteza de tăiere a unui laser de 20.000 wați este cu peste 60% mai mare decât cea a unui laser de 10.000 wați. De asemenea, depășește limita de grosime și poate tăia oțel carbon de peste 50 mm, ceea ce este rar în produsele industriale generale. Așadar, ce putem spune despre laserele de mare putere de peste 30.000 wați?

Aplicarea laserelor de mare putere pentru îmbunătățirea calității construcțiilor navale

În aprilie anul acesta, președintele francez Macron a vizitat China, însoțit de companii precum Airbus, DaFei Shipping și furnizorul francez de energie Électricité de France.

Airbus, producătorul francez de aeronave, a anunțat un acord de achiziție în vrac cu China pentru 160 de aeronave, cu o valoare totală de aproximativ 20 de miliarde de dolari. De asemenea, vor construi o a doua linie de producție în Tianjin. China Shipbuilding Group Corporation a semnat un acord de cooperare cu compania franceză DaFei Shipping Group, care include construcția a 16 nave portcontainere super-mare de tip 2, cu o valoare de peste 21 de miliarde de yuani. China General Nuclear Power Group și Électricité de France au o cooperare strânsă, Centrala Nucleară Taishan fiind un exemplu clasic.

Echipamentele laser de mare putere, cu puteri cuprinse între 30.000 și 50.000 de wați, au capacitatea de tăiere a plăcilor de oțel cu grosimea de peste 100 mm. Construcțiile navale sunt o industrie care utilizează pe scară largă plăci metalice groase, navele comerciale tipice având plăci de oțel pentru corp cu o grosime de peste 25 mm, iar navele de marfă mari depășesc chiar și 60 mm. Navele de război mari și navele container foarte mari pot utiliza oțeluri speciale cu o grosime de 100 mm. Sudarea cu laser are viteze mai mari, deformări termice și prelucrări reduse, o calitate mai bună a sudurii, un consum redus de material de adaos și o calitate semnificativ îmbunătățită a produsului. Odată cu apariția laserelor cu putere de zeci de mii de wați, nu mai există limitări în tăierea și sudarea cu laser pentru construcțiile navale, deschizând un mare potențial pentru înlocuiri viitoare.

Navele de croazieră de lux au fost considerate vârful industriei construcțiilor navale, fiind în mod tradițional monopolizate de câteva șantiere navale, precum Fincantieri din Italia și Meyer Werft din Germania. Tehnologia laser a fost utilizată pe scară largă pentru prelucrarea materialelor în primele etape ale construcției navelor. Prima navă de croazieră produsă pe plan intern în China este planificată să fie lansată până la sfârșitul anului 2023. China Merchants Group a avansat, de asemenea, construcția unui centru de procesare cu laser în Nantong Haitong pentru proiectul lor de fabricare a navelor de croazieră, care include o linie de producție de tăiere cu laser de mare putere și sudare a tablelor subțiri. Se așteaptă ca această tendință de aplicare să pătrundă treptat în navele comerciale civile. China are cele mai multe comenzi de construcții navale din lume, iar rolul laserelor în tăierea și sudarea tablelor metalice groase va continua să crească.

Aplicarea laserelor de peste 10 kW în industria aerospațială

Sistemele de transport aerospațial includ în principal rachete și aeronave comerciale, reducerea greutății fiind o considerație cheie. Acest lucru impune noi cerințe pentru tăierea și sudarea aliajelor de aluminiu și titan. Tehnologia laser este esențială pentru realizarea proceselor de sudare și asamblare prin tăiere de înaltă precizie. Apariția laserelor de mare putere de peste 10 kW a adus îmbunătățiri ample în domeniul aerospațial în ceea ce privește calitatea tăierii, eficiența tăierii și inteligența de integrare ridicată.

În procesul de fabricație al industriei aerospațiale, există numeroase componente care necesită tăiere și sudare, inclusiv camerele de ardere ale motoarelor, carcasele motoarelor, cadrele aeronavelor, panourile aripilor de coadă, structurile tip fagure de miere și rotoarele principale ale elicopterelor. Aceste componente au cerințe extrem de stricte pentru interfețele de tăiere și sudare.

Airbus utilizează tehnologia laser de mare putere de mult timp. În fabricarea aeronavei A340, toți pereții despărțitori interni din aliaj de aluminiu sunt sudați cu lasere. S-au înregistrat progrese remarcabile în sudarea cu laser a învelișurilor și lonjeroanelor fuselajului, implementată și la Airbus A380. China a testat cu succes aeronava de mare tonaj C919, produsă pe plan intern, și o va livra anul acesta. Există, de asemenea, proiecte viitoare, cum ar fi dezvoltarea C929. Se poate prevedea că laserele vor avea un loc în fabricarea aeronavelor comerciale în viitor.

Tehnologia laser poate ajuta la construirea în siguranță a centralelor nucleare

Energia nucleară este o nouă formă de energie curată, iar Statele Unite și Franța dețin cea mai avansată tehnologie în construcția centralelor nucleare. Energia nucleară reprezintă aproximativ 70% din aprovizionarea cu energie electrică a Franței, iar China a cooperat cu Franța în primele etape ale instalațiilor sale nucleare. Siguranța este cel mai important aspect al instalațiilor nucleare, existând numeroase componente metalice cu funcții de protecție care necesită tăiere sau sudare.

Tehnologia de sudare MAG cu urmărire inteligentă cu laser, dezvoltată independent în China, a fost aplicată în masă în cupola și țeava de oțel a Unităților 7 și 8 ale Centralei Nucleare Tianwan. Primul robot de sudură cu manșoane de penetrare de calitate nucleară este în prezent în curs de pregătire.

Urmând tendința dezvoltării laserelor, Teyu a lansat răcitorul cu laser cu fibră de putere ultra-înaltă CWFL-60000.

Teyu a ținut pasul cu tendința dezvoltării laserelor și a dezvoltat și produs răcitorul laser cu fibră de putere ultra-înaltă CWFL-60000, care asigură o răcire stabilă pentru echipamente laser de 60 kW. Cu un sistem dual independent de control al temperaturii, acesta este capabil să răcească atât capul laser la temperatură înaltă, cât și o sursă laser la temperatură joasă, oferind un randament stabil pentru echipamentele laser și garantând eficient funcționarea rapidă și eficientă a mașinilor de tăiere cu laser de mare putere.

Descoperirea tehnologiei laser a dat naștere unei piețe extinse pentru echipamentele de prelucrare cu laser. Doar cu instrumentele potrivite se poate rămâne în fruntea concurenței acerbe de pe piață. Având în vedere nevoia de transformare și modernizare în aplicații de ultimă generație, cum ar fi industria aerospațială, construcțiile navale și energia nucleară, cererea de prelucrare a tablelor groase de oțel este în creștere, iar laserele de mare putere vor contribui la dezvoltarea accelerată a industriei. În viitor, laserele de putere ultra-înaltă, cu o putere de peste 30.000 de wați, vor fi utilizate în principal în domenii ale industriei grele, cum ar fi energia eoliană, energia hidroelectrică, energia nucleară, construcțiile navale, utilajele miniere, industria aerospațială și aviația.