位于上海市嘉定區(qū)華亭鎮(zhèn)的上海凌士通不銹鋼管有限公司（以下簡稱“凌士通”），原是上鋼五廠聯(lián)營廠，也是國內(nèi)較早生產(chǎn)工業(yè)用高精端焊接管材的企業(yè)。自2004年從國營廠轉(zhuǎn)制以來，公司始終專注于工業(yè)用高精端焊接管材，其產(chǎn)品在核電、化工、食品和醫(yī)療等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。2019年凌士通引進了IPG的TPS管材和型材激光焊接系統(tǒng)，這同時也是該系統(tǒng)在國內(nèi)高端焊管生產(chǎn)的首次應(yīng)用。
引入生產(chǎn)利器，收獲顯著成效
目前，凌士通公司承接的管材焊接業(yè)務(wù)包括奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼、超級奧氏體不銹鋼，特殊不銹鋼合金、鎳及鎳合金、鈦及鈦合金，可提供優(yōu)質(zhì)的高精端縱向焊接直管、U形管、盤管、鰭片管、異型管、焊接拉拔管及焊接管深加工。除春節(jié)假期和周日停機外，公司的12條焊管生產(chǎn)線都是接近24小時滿負荷運作。從最初入料到最后封裝，一條管材焊接生產(chǎn)線包括成型、焊接、整平、打磨、熱處理、定經(jīng)、切割、物理探傷8道工序環(huán)節(jié)。
“我們之所以選擇IPG，一是為了提升焊接速度，二是為了確保焊接質(zhì)量，”公司總經(jīng)理徐忠表示。經(jīng)過TPS焊接系統(tǒng)的管材，其焊縫表現(xiàn)出色，焊縫的燒傷面明顯下降，從原先的6mm-7mm減小至2mm-3mm。在車間的TPS焊接生產(chǎn)線上，筆者看到，一條1.2mm厚度的管材正在作業(yè)，此時的焊接速度是8.6m/min，而一旁的氬弧焊生產(chǎn)線的焊接速度是2.9m/min，作業(yè)中的管材壁厚也是1.2mm，兩種焊接工藝相比結(jié)果一目了然。
凌士通公司 TPS 焊接生產(chǎn)線
據(jù)凌士通技術(shù)團隊驗證，TPS激光焊接系統(tǒng)在現(xiàn)有模具基礎(chǔ)上焊接不銹鋼（φ19.05×1,304L）的速度可以達到8.9m/min，預(yù)計還有50%的改善空間。在沒有額外增加人力成本的情況下，與氬弧焊相比產(chǎn)能提高了3倍，設(shè)備運行和維護成本也相對較低。
在生產(chǎn)車間，不同的管材厚度對應(yīng)不同的焊接速度。即使在同等條件下，采用TPS焊接系統(tǒng)的產(chǎn)量明顯高于采用傳統(tǒng)工藝的產(chǎn)量。盡管擁有這樣一臺生產(chǎn)利器，但是凌士通在生產(chǎn)規(guī)劃上還是有所取舍。徐忠談到，“我們現(xiàn)在主要是將具有高附加值和高端管材的焊接任務(wù)，讓TPS焊接生產(chǎn)線承擔，其余生產(chǎn)訂單仍采用氬弧焊和等離子焊。”
承接高端生產(chǎn)任務(wù)，立下2021年“小目標”
在選擇IPG光纖激光器前，凌士通也做足了“功課”。在為期兩年的項目準備期內(nèi)，徐忠和他的技術(shù)團隊曾接觸過數(shù)家國內(nèi)激光企業(yè)，經(jīng)過幾個月的試驗調(diào)試，結(jié)果始終沒有達到令人滿意的效果。公司團隊還考慮過CO2激光器，但因為CO2激光器需要用到特殊氣體，長時間使用后還會出現(xiàn)功率衰減。
徐忠表示，最終選擇TPS激光焊接系統(tǒng)，一是這套系統(tǒng)能達到公司對產(chǎn)品的質(zhì)量要求；二是因為IPG作為世界領(lǐng)先的激光器制造商，具備先進的技術(shù)和豐富的行業(yè)經(jīng)驗，公司嘗試新的加工方式，會帶來很大的信心和幫助。
TPS激光焊接系統(tǒng)是IPG專為焊接或制造較長管材和型材而開發(fā)，配備了IPG6kW激光器。該系統(tǒng)集成了焊接頭和焊縫跟蹤裝置以及精密的三軸運動平臺，在壁厚為0.7mm4mm的碳鋼和不銹鋼連續(xù)成形管上提供飽滿的、無氧化、低熱影響區(qū)域的焊縫。
TPS 焊接系統(tǒng)用戶界面
目前，這條TPS焊接生產(chǎn)線承擔了公司最高檔管材的作業(yè)任務(wù)，涉及核電、潔凈管材等高端應(yīng)用領(lǐng)域。以潔凈管材為例，此類管材對焊縫的要求極高，管材內(nèi)壁的光潔度也要到行業(yè)標準，因此傳統(tǒng)的氬弧焊工藝無法實現(xiàn)嚴格的工藝標準。IPG光纖激光器卓越的光束質(zhì)量帶來了更高的功率密度，焊接過程中的熱影響區(qū)域顯著減小，生產(chǎn)中的焊接變形可控，確保優(yōu)質(zhì)的焊縫質(zhì)量。
車間的操作人員通過在觸摸屏輸入具體的參數(shù)指令，可以實現(xiàn)不同算法的精準調(diào)整，讓不同的焊接任務(wù)可以進行無縫銜接。通過焊接過程監(jiān)控界面，可以實時監(jiān)測焊縫質(zhì)量，避免焊接不良的殘次品流到下道生產(chǎn)工序。依靠這套TPS焊接系統(tǒng)，公司得以實現(xiàn)了高產(chǎn)能的目標。客戶通過機械試驗證明，經(jīng)過激光焊接的焊縫質(zhì)量明顯優(yōu)于傳統(tǒng)焊接工藝。從客戶反饋來看，也驗證了公司當初選擇IPG是明智的選擇。
氬弧焊（上）和激光焊（下）的熔池對比圖
盡管當前疫情的形勢仍不明朗，但凌士通的訂單量卻不減反增。目前，公司實行兩班倒作業(yè)模式，24小時不停機工作。相比2020年上半年，公司現(xiàn)在承接的管材焊接量更大，車間產(chǎn)能已經(jīng)達到了以前的120%。
引入TPS激光焊接系統(tǒng)的一年多以來，設(shè)備運行穩(wěn)定，達到了徐忠團隊的理想預(yù)期，也讓公司進一步增能提效。TPS焊接系統(tǒng)彌補了傳統(tǒng)焊接工藝無法滿足的訂單量，高效的加工方式也讓公司信心倍增。凌士通也立下了2021年“小目標”，爭取今年的產(chǎn)能再上一個新臺階。
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