Лазерный мир

Современный этап развития судостроения диктует применение более надежных и эффективных методов сварки. Инновационные технологии предлагают не только ведущие мировые компании, но и отечественные производители.

Повышение качества сварных деталей и конструкций в судостроении приобрело актуальное значение в связи с выполнением предприятиями отрасли новых заказов, основными среди которых являются оборонные. Поэтому вырос интерес к разработкам новых видов оборудования.

Аналитики считают, что сегодня конечным потребителям требуется все более высокое качество продукции и улучшенные рабочие характеристики. Востребованы также и всевозможные инновации, что в наибольшей степени относится к сварочным технологиям. В процессе соединения материалов важную роль играют, с одной стороны, высокая скорость сварки в сочетании со снижением деформации, а с другой – хорошая способность к перекрытию зазора.

ТРАДИЦИИ ПЕРЕРОСЛИ В ИННОВАЦИИ

Поставщиками инновационных решений для судостроительных компаний, в том числе и в Санкт-Петербурге, являются, в частности, Технологический центр «ТЕНА» и «Инженерный и технологический сервис» («ИТС»). Специалисты этих компаний проводят исследования рынка и находят технологии, которые необходимы на определенных стадиях развития кораблестроения.

«ИТС» уже давно поставляет стандартные сварочные установки на крупнейшие заводы судостроительной отрасли. В компании сделали вывод, что самой распространенной на сего­дняшний день является универсальная сварочная мультисистема ВД-506ДК, которая применяется для всех видов сварки, включая механизированную, аргонодуговую и ручную дуговую. Но поскольку установка выпускается с конца 1990-х годов, то элементы системы устарели. В связи с этим предприятие инициировало выпуск более совершенных новых видов систем, среди которых наибольшую популярность получили аппараты традиционной сварки ВДУ-1250 и ВДУ-800, оснащенные новыми сварочными тракторами АДФ-1000.

Специалисты Технологического центра «Тена», в свою очередь, считают, что в ближайшие годы более широкое применение получит технология сварки лазерным лучом и технология GMAW. При этом новые возможности обеспечит сочетание двух этих технологий при использовании различных источников лазерного излучения. Для анализа возможностей гибридной сварки была выбрана технология LaserHybrid со сварочным трактором совместно с системой отслеживания шва для выполнения длинных линейных швов. Поставщиком высокомощных лазерных установок мощностью до 10 кВт является американская компания IPG Photonics.

Лазерная сварка, подчеркивают специалисты, имеет огромный потенциал использования благодаря высокой скорости, низкой деформации и простоте автоматизации. Применение гибридной технологии сварки GMAW-Laser улучшает способность к перекрытию зазора, что обеспечивает преимущества при широком зазоре.

Технология дуговой сварки характеризуется гораздо более низкой плотностью энергии и более низкой скоростью сварки, однако создает фокальное пятно большего диаметра на поверхности заготовки. Объединив обе технологии, можно добиться полезного комбинированного эффекта. Гибридная технология позволяет использовать нестандартные решения и уменьшать затратность работ в судостроительной отрасли благодаря в том числе снижению требований к точности заготовок.

Другим передовым методом является использование углекислотного лазера. Высокая квантовая эффективность углекислотного лазера обеспечивает КПД до 20%, его преимущества – относительная простота технической реализации и масштабируемость. Для углекислотных лазеров характерна также высокая выходная мощность.

Популярно среди производителей оборудование для плазменной резки и сварки немецкой компании Kjellberg Finsterwalde, являющейся традиционным поставщиком сварочного и сопутствующего оборудования для судостроения.

ОТВЕТ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ

Отечественные ученые и производители также предлагают новейшие решения в сфере сварки. Например, в АО «Центр технологии судостроения и судоремонта» («ЦТСС») разработано несколько инновационных технологий и оборудования. Серийно выпускаемые машины лазерной резки «Ритм-Лазер», как и все подобное оборудование, созданы на модульном принципе и оснащаются под требования заказчика волоконными источниками различной мощности.

Также в «ЦТСС» создан роботизированный комплекс для автоматической резки и лазерно-дуговой сварки корпусных конструкций из судостроительных сталей толщиной до 20 мм и алюминиевых – до 8 мм. Кроме этого, разработан роботизированный комплекс для лазерной сварки, оснащенный двумя съемными оптическими головками, позволяющими выполнять принципиально разные технологические операции. Специализированная головка для сварки в труднодоступных местах благодаря возможности фокусировать лазерный луч перпендикулярно внутренней поверхности цилиндрических изделий позволяет выполнять сварку внутренних швов.

Роботизированный лазерный комплекс

Еще один роботизированный лазерный комплекс для обработки промышленных материалов с использованием волоконного лазера – технологический комплекс, оснащенный волоконным лазером, – смонтирован на производственной базе ООО «СП «Лазертех». В его разработке принимали участие специалисты СПб ИТМО, ООО «Лазерный центр», ЛРСЗЦ.

Технология волоконных лазеров, по мнению разработчиков оборудования, имеет несколько преимуществ. Диаграмма направленности излучения волоконного лазера мощностью 4 кВт составляет 0,5 кв. м по сравнению с 11 кв. м для стандартного лазера Nd:YAG с ламповой накачкой, и при этом данный тип лазера не требует системы охлаждения. Высокий электрический КПД позволяет снизить эксплуатационные расходы.

Специалисты отмечают, что механически переносить опыт применения традиционных лазеров на волоконные нельзя. Поэтому важное значение имеет восполнение дефицита информации о технологических комплексах с применением новых лазеров.

Разработки лазерных комплексов с волоконными лазерами в России

В России разработку и выпуск комплексов с волоконными лазерами ведет ряд известных компаний, среди которых «ВНИТЭП» (Дубна), «НИИ ЭСТО ‒ Лазеры и аппаратура ТМ» (Зеленоград), НПФ «ТЕТА» (Москва), «Лазерный центр» (Санкт-Петербург), НПК «Рапид» (Воронеж). Но специалисты обращают внимание на то, что предлагаемое ими оборудование портального типа и предназначено только для резки. Для сварки используется установленный в Лазерном центре Московского инженерно-физического института совместно с НТО «ИРЭ-Полюс» комплекс с роботом фирмы Moto-man, волоконным лазером 10 кВт и сварочной ячейкой Flex Lase Cell фирмы Wayne Trail Technology (США).

Универсальное оборудование, позволяющее быстро переходить от раскроя лучом волоконного лазера трехмерных изделий к операциям лазерной сварки или лазерной наплавки, в России не представлено. Своими разработками отечественные производители стараются ликвидировать отставание.

ИСТОЧНИК: http://mbsz.ru/?p=19097