การประยุกต์ใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูง

---

ประเภทเลเซอร์อุตสาหกรรมทั่วไป ได้แก่ เลเซอร์โซลิดสเตต เลเซอร์ CO2 และเลเซอร์ไฟเบอร์ ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีเลเซอร์ กำลังได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ขอบเขตการใช้งานของเลเซอร์ก็กว้างขึ้น และการแบ่งการทำงานของเลเซอร์ก็มีความชัดเจน อย่างไรก็ตาม นวัตกรรมของเทคโนโลยีไฟเบอร์เลเซอร์ได้กลายเป็นผู้ปฏิรูปตลาดและแผนกกระบวนการ

เลเซอร์โซลิดสเตต YAG ดั้งเดิมที่ใช้สำหรับการเชื่อมด้วยพลังงานขนาดกลางและขนาดเล็ก เลเซอร์ไฟเบอร์ก็เหมาะสมเช่นกัน เลเซอร์ CO2 แบบไหลตามแนวแกนที่เหมาะกับการตัดโลหะที่มีกำลังปานกลางถึงสูง เลเซอร์ไฟเบอร์ก็เหมาะสมเช่นกัน เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เหมาะสำหรับการเชื่อมด้วยกำลังสูง เนื่องจากไฟเบอร์เลเซอร์ใช้การเชื่อมเสริม การเชื่อมแบบสวิงเอาชนะความยากและยังสามารถนำไปใช้ได้อีกด้วย ไฟเบอร์เลเซอร์มีความท้าทายคล้ายคลึงกับเลเซอร์ประเภทอื่นในการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำ

ไฟเบอร์เลเซอร์ได้รับความนิยมเนื่องจากมีความสามารถในการนำไปใช้งานได้ดีและมีต้นทุนการใช้งานต่ำ ผู้ผลิตเลเซอร์ยังคงเพิ่มกำลังของผลิตภัณฑ์ของตนอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่ 10,000 วัตต์ 20,000 วัตต์ ไปจนถึง 40,000 วัตต์ เมื่อไม่นานมานี้ Maxphotonics ได้ประกาศเปิดตัวกำลังไฟ 50,000 วัตต์เพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์ เลเซอร์ไฟเบอร์ออปติก จนถึงขณะนี้ การใช้งานไฟเบอร์เลเซอร์ที่เป็นผู้ใหญ่มากขึ้นยังคงเป็นการตัดด้วยเลเซอร์ ซึ่งก็คือการตัดโลหะส่วนหน้าอย่างแม่นยำมากขึ้น อาจกล่าวได้ว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์ยังไม่ถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่ การเชื่อมสามารถใช้ได้ตั้งแต่การประมวลผลส่วนประกอบส่วนหน้าไปจนถึงการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ส่วนหลัง ตามทฤษฎีแล้ว ตลาดกว้างกว่า แต่เนื่องจากเทคโนโลยีการประมวลผลมีข้อกำหนดทางเทคนิคบางประการและต้องการความแม่นยำ ขับเคลื่อนด้วยความต้องการในการประมวลผล จึงมักเป็นอุปกรณ์เชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ปรับแต่งโดยอุตสาหกรรม แล้วการพัฒนาการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูงที่มีศักยภาพมากที่สุดในอนาคตจะอยู่ที่ไหน?

---

พลังงานสะอาดและการประมวลผลด้วยเลเซอร์

ในปัจจุบัน เมื่อพูดถึงพลังงานใหม่ หลายคนนึกถึงยานพาหนะและแบตเตอรี่พลังงานใหม่ พูดอย่างเคร่งครัดพลังงานใหม่คือพลังงานสะอาด เช่น พลังงานลม พลังงานน้ำ พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานนิวเคลียร์ ฯลฯ วิธีการใช้งานขั้นสุดท้ายคือไฟฟ้า อุปกรณ์จัดเก็บไฟฟ้าและแบตเตอรี่ถือได้ว่าเป็นผลิตภัณฑ์พลังงานใหม่ประเทศของเราให้ความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาพลังงานลม เดิมทีมีความร่วมมือกับการพัฒนาขนาดใหญ่ของภูมิภาคตะวันตกโดยเน้นไปที่ภูมิภาคตะวันตกเฉียงเหนือ ต่อมาพบว่าบริเวณชายฝั่งทะเลด้านตะวันออกและภาคใต้มีตลาดและประชากรกระจุกตัวอยู่ ดังนั้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การพัฒนาพลังงานลมจึงย้ายไปยังเมืองชายฝั่งทะเล กว่างตงวางแผนที่จะลงทุนเกือบล้านล้านในการพัฒนาฟาร์มกังหันลมริมชายฝั่งในอีก 20 ปีข้างหน้า ใบพัดกังหันลม โรเตอร์ ฐาน เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หอคอย ฯลฯ เป็นส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์พลังงานลม ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เช่น หอคอยและฐาน ต้องใช้การเชื่อมด้วยกำลังสูงจำนวนมาก โดยมีความหนามากกว่า 20 มม. หรือมากกว่า 50 มม. ซึ่งสามารถนำไปใช้กับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ 10,000 วัตต์ได้ แม้แต่การเชื่อมด้วยเลเซอร์ขนาด 40,000 วัตต์ก็ยังเป็นที่ต้องการ ในปัจจุบัน มีความพยายามในประเทศจีนในการใช้เลเซอร์ขนาด 32,000 วัตต์ในการประมวลผลอุปกรณ์พลังงานลม

พลังงานน้ำส่วนใหญ่เป็นสถานีไฟฟ้าพลังน้ำ ปั๊ม กังหัน มอเตอร์ การซ่อมแซมใบมีด ฯลฯ มักใช้ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูง โดยทั่วไปแล้วจะใช้เลเซอร์ที่สูงกว่า 4KW ในหมู่พวกเขา การเชื่อมด้วยเลเซอร์ของปั๊มนั้นมีความสมบูรณ์และสมบูรณ์ที่สุด ตั้งแต่การเชื่อมระดับกิโลวัตต์ของปั๊มขนาดเล็กไปจนถึงการพัฒนาปั๊มขนาดใหญ่ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ 10,000 วัตต์มีพื้นที่การใช้งานกว้าง โรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีท่อหลายท่อ ถังเก็บขนาดใหญ่ และภายในเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งสามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูง เนื่องจากอันตรายจากการแผ่รังสีจากวัสดุกัมมันตภาพรังสี ความปลอดภัยของพลังงานนิวเคลียร์จึงเป็นสิ่งสำคัญที่สุด ดังนั้นผนังโลหะ เช่น ท่อและถังเก็บจึงค่อนข้างหนาและต้องมีการเชื่อมด้วยกำลังสูง ซึ่งสามารถทำได้ด้วยเลเซอร์ที่มีกำลังสูงกว่า 10KW

---

ความต้องการการเชื่อมด้วยเลเซอร์สำหรับยานยนต์พลังงานใหม่

เนื่องจากเป็นสินค้าอุปโภคบริโภคจำนวนมากที่เข้าสู่ครัวเรือนหลายพันครัวเรือน ระดับของการนำเทคโนโลยีใหม่มาใช้ยังสะท้อนถึงคุณภาพของรถยนต์ในระดับหนึ่ง การใช้งานเลเซอร์ในยานยนต์ ได้แก่ การเชื่อมชิ้นส่วนโครงตัวถัง การประมวลผลด้วยเลเซอร์ภายในรถยนต์ และการเชื่อมแบตเตอรี่พลังงานรถยนต์ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ของตัวถังรถยนต์ของยานพาหนะเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมได้ถูกนำมาใช้ในประเทศจีนในระดับหนึ่ง ในขณะที่สายการผลิตรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบันใช้การประมวลผลด้วยเลเซอร์น้อยกว่า เพิ่มการใช้เลเซอร์ คาดว่าการผลิตและการขายรถยนต์ไฟฟ้าในประเทศจะเกิน 3 ล้านคันในปี 2565 และเป็นเพียงเรื่องของเวลาก่อนที่เลเซอร์จะเข้าสู่สายการผลิตรถยนต์ไฟฟ้าในอนาคต โดยทั่วไปการเชื่อมด้วยเลเซอร์ของตัวรถจะใช้ลำแสงที่มีกำลังมากกว่า 4KW และ 6KW ซึ่งนำมาซึ่งความต้องการใหม่ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์อัตโนมัติกำลังสูง การประมวลผลด้วยเลเซอร์ของแบตเตอรี่กำลังเป็นจุดสนใจและความยากลำบากของเทคโนโลยียานยนต์พลังงานใหม่ในปัจจุบัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย: การเชื่อมหูเสา (รวมถึงการเชื่อมล่วงหน้า), การเชื่อมจุดของแถบเสา, การเชื่อมเซลล์แบตเตอรี่ล่วงหน้าเข้ากับเปลือก, การเชื่อมปิดผนึกของฝาครอบด้านบนของเปลือก, การเชื่อมปิดผนึกของพอร์ตการฉีดของเหลว และการเชื่อมชิ้นส่วนเชื่อมต่อของโมดูลแพ็คแบตเตอรี่ และการเชื่อมวาล์วป้องกันการระเบิดบนฝาครอบด้านหลังโมดูล แบตเตอรี่พลังงานเป็นหนึ่งในจุดเติบโตใหม่ที่สำคัญที่สุดสำหรับบริษัทอุปกรณ์เลเซอร์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในความเป็นจริงมันยังนำอุปกรณ์พิเศษเลเซอร์อัตโนมัติกำลังปานกลางและสูงมากกว่า 5 พันล้านหยวนทุกปี โดยทั่วไปการประมวลผลแบตเตอรี่พลังงานต้องใช้พลังงานปานกลางมากกว่า 2KW โดยเฉพาะแพ็คเกจอลูมิเนียมอัลลอยด์ของเปลือกแบตเตอรี่อาจใช้พลังงานสูงกว่า และความต้องการจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

---

การต่อเรือขับเคลื่อนการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูง

ในปีนี้ ความต้องการของอุตสาหกรรมการประมวลผลด้วยเลเซอร์แบบดั้งเดิมจำนวนมากอ่อนแอเล็กน้อย แต่การต่อเรือเป็นจุดสว่าง โดยได้รับแรงหนุนจากความต้องการขนส่งระหว่างประเทศที่เพิ่มขึ้น คำสั่งซื้อทางเรือจึงเพิ่มขึ้น อุตสาหกรรมการต่อเรือในประเทศของฉันมีขนาดใหญ่มาก เป็นอันดับหนึ่งของโลก การตัดและเชื่อมแผ่นเหล็กตัวเรือเป็นที่ต้องการอย่างมาก ต้องใช้แผ่นหนามากกว่า 10 มม. และแผ่นหนาพิเศษ 30 มม. สำหรับเรือขนาดใหญ่ ปัจจุบันการเชื่อมด้วยเลเซอร์ถูกนำมาใช้ในต้าเหลียน เซี่ยงไฮ้ หวู่ฮั่น และอู่ต่อเรืออื่นๆ โดยมีการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์กำลังสูงเป็นการใช้งานหลัก