Применение мощных лазеров в высокотехнологичной и тяжелой промышленности

За последние три года из-за пандемии темпы роста спроса на промышленные лазеры замедлились. Однако развитие лазерных технологий не остановилось. В области волоконных лазеров последовательно были выпущены сверхмощные волоконные лазеры мощностью 60 кВт и выше, что вывело возможности промышленных лазеров на новый уровень.

Каков спрос на мощные лазеры мощностью более 30 000 ватт?

Для многомодовых волоконных лазеров непрерывного действия наиболее распространенным способом увеличения мощности является добавление модулей. За последние несколько лет мощность ежегодно увеличивалась на 10 000 ватт. Однако реализация промышленной резки и сварки с использованием сверхмощных лазеров еще сложнее и требует большей стабильности. В 2022 году в лазерной резке будет широко использоваться мощность 30 000 ватт, а оборудование мощностью 40 000 ватт в настоящее время находится на стадии исследования для применения в малом масштабе.

В эпоху киловаттных волоконных лазеров мощность ниже 6 кВт может использоваться для резки и сварки большинства распространенных металлических изделий, таких как лифты, автомобили, ванные комнаты, кухонная утварь, мебель и шасси, толщиной не более 10 мм как для листового, так и для трубного металла. Скорость резки лазера мощностью 10 000 Вт вдвое выше, чем у лазера мощностью 6 000 Вт, а скорость резки лазера мощностью 20 000 Вт более чем на 60% выше, чем у лазера мощностью 10 000 Вт. Он также преодолевает предел толщины и может резать углеродистую сталь толщиной более 50 мм, что редко встречается в обычных промышленных изделиях. А как насчет мощных лазеров мощностью более 30 000 Вт?

Применение мощных лазеров для повышения качества судостроения.

В апреле этого года президент Франции Макрон посетил Китай в сопровождении представителей таких компаний, как Airbus, DaFei Shipping и французского поставщика электроэнергии Électricité de France.

Французский авиастроительный концерн Airbus объявил о заключении с Китаем соглашения о крупной закупке 160 самолетов общей стоимостью около 20 миллиардов долларов. Также планируется строительство второй производственной линии в Тяньцзине. Китайская судостроительная группа China Shipbuilding Group подписала соглашение о сотрудничестве с французской компанией DaFei Shipping Group, включающее строительство 16 сверхбольших контейнеровозов типа 2 стоимостью более 21 миллиарда юаней. Китайская компания China General Nuclear Power Group и Électricité de France тесно сотрудничают, классическим примером чего является атомная электростанция Тайшань.

Мощное лазерное оборудование мощностью от 30 000 до 50 000 ватт позволяет резать стальные листы толщиной более 100 мм. Судостроение — это отрасль, широко использующая толстые металлические листы: типичные коммерческие суда имеют корпус из листовой стали толщиной более 25 мм, а крупные грузовые суда — даже более 60 мм. Крупные военные корабли и сверхбольшие контейнеровозы могут использовать специальные стали толщиной до 100 мм. Лазерная сварка обеспечивает более высокую скорость, меньшую тепловую деформацию и необходимость доработки, более высокое качество сварного шва, снижение расхода присадочного материала и значительное улучшение качества продукции. С появлением лазеров мощностью в десятки тысяч ватт, лазерная резка и сварка в судостроении больше не являются ограничениями, открывая огромный потенциал для будущей замены.

Роскошные круизные лайнеры традиционно считаются вершиной судостроения, монополизированной несколькими верфями, такими как итальянская Fincantieri и немецкая Meyer Werft. Лазерные технологии широко используются для обработки материалов на ранних этапах строительства судов. Первый китайский круизный лайнер отечественного производства планируется спустить на воду к концу 2023 года. Китайская торговая группа также продвигает строительство центра лазерной обработки в Наньтун Хайтун для своего проекта по производству круизных лайнеров, который включает в себя линию по производству тонколистового металла с использованием мощного лазера для резки и сварки. Ожидается, что эта тенденция применения постепенно распространится и на гражданские коммерческие суда. Китай занимает первое место в мире по количеству заказов на строительство судов, и роль лазеров в резке и сварке толстых металлических листов будет продолжать расти.

Применение лазеров мощностью более 10 кВт в аэрокосмической отрасли

К аэрокосмическим транспортным системам относятся, прежде всего, ракеты и коммерческие самолеты, при этом снижение веса является ключевым фактором. Это накладывает новые требования к резке и сварке алюминиевых и титановых сплавов. Лазерные технологии необходимы для достижения высокоточных процессов сварки и резки. Появление мощных лазеров мощностью более 10 кВт привело к всестороннему усовершенствованию аэрокосмической отрасли с точки зрения качества и эффективности резки, а также высокоинтегрированной интеллектуальной системы.

В процессе производства в аэрокосмической отрасли существует множество компонентов, требующих резки и сварки, включая камеры сгорания двигателей, корпуса двигателей, каркасы самолетов, хвостовые части крыльев, сотовые конструкции и несущие винты вертолетов. К этим компонентам предъявляются чрезвычайно строгие требования к стыкам при резке и сварке.

Компания Airbus уже давно использует мощные лазерные технологии. При производстве самолета A340 все внутренние перегородки из алюминиевого сплава свариваются с помощью лазеров. Прорыв достигнут в лазерной сварке обшивки фюзеляжа и стрингеров, которая была внедрена в Airbus A380. Китай успешно провел испытательные полеты крупногабаритного самолета C919 отечественного производства и поставит его в этом году. Существуют также будущие проекты, такие как разработка C929. Можно предположить, что лазеры займут свое место в производстве коммерческих самолетов в будущем.

Лазерные технологии могут способствовать безопасному строительству атомных электростанций.

Атомная энергетика — это новый вид чистой энергии, и Соединенные Штаты и Франция обладают самыми передовыми технологиями в строительстве атомных электростанций. На атомную энергетику приходится около 70% электроснабжения Франции, и Китай сотрудничал с Францией на ранних этапах строительства атомных электростанций. Безопасность является важнейшим аспектом атомных электростанций, и многие металлические компоненты с защитными функциями требуют резки или сварки.

Разработанная в Китае технология лазерной интеллектуальной следящей MAG-сварки нашла массовое применение при сварке стальных облицовочных куполов и стволов энергоблоков № 7 и 8 Тяньваньской атомной электростанции. В настоящее время ведется подготовка первого робота для сварки проплавленных муфт ядерного класса.

Следуя тенденциям развития лазерных технологий, компания Teyu выпустила сверхмощный лазер CWFL-60000. волоконный лазерный чиллер .

Компания Teyu идет в ногу с тенденциями развития лазерных технологий и разработала и выпустила сверхмощный волоконный лазерный чиллер CWFL-60000, который обеспечивает стабильное охлаждение для лазерного оборудования мощностью 60 кВт Благодаря двойной независимой системе контроля температуры, она способна охлаждать как высокотемпературную лазерную головку, так и низкотемпературный лазерный источник, обеспечивая стабильную мощность лазерного оборудования и эффективно гарантируя быструю и эффективную работу мощных станков лазерной резки.

Прорыв в лазерных технологиях породил широкий рынок оборудования для лазерной обработки. Только с помощью правильных инструментов можно оставаться впереди в условиях жесткой рыночной конкуренции. В связи с необходимостью трансформации и модернизации в высокотехнологичных областях применения, таких как аэрокосмическая промышленность, судостроение и атомная энергетика, растет спрос на обработку толстолистовой стали, и мощные лазеры будут способствовать ускоренному развитию отрасли. В будущем сверхмощные лазеры мощностью более 30 000 ватт будут в основном использоваться в тяжелой промышленности, такой как ветроэнергетика, гидроэнергетика, атомная энергетика, судостроение, горнодобывающая промышленность, аэрокосмическая и авиационная отрасли.