近日，有消息稱，為了在板材厚度高達30mm的情況下進行高質量且無裂紋的焊接，德國漢諾威激光中心（LZH）正在開發一種具有定制光束整形和基于“數字孿生”的集成質量保證系統的多激光束焊接工藝，希望通過這種一次性工藝，促進15mm-30mm范圍內厚壁部件的焊接，減少焊道數量、制造時間以及填充材料和保護氣體的消耗。
研究團隊稱，這一創新工藝劍指船舶工業的“厚板焊接”。
一直以來，船舶工業都是激光行業“必爭之地”，尤其是在20mm-40mm的厚板激光焊接上，技術有待突破，導致無法滿足船舶制造的需要。因為貨船、油船、集裝箱船等大型船舶的配件所需的板材厚度一般在40mm左右。
漢諾威激光中心這一創新消息無疑將再次讓激光技術在船舶工業中的競爭白熱化。同時也在提醒大家，厚板焊接技術創新競賽仍在進行，別松懈！
“必爭之地”為何“必爭”？
我國船舶制造市場有多大？
根據工業和信息化部發布我國2024年上半年造船業最新數據，我國造船業生產提質增速發展、船舶制造市場高度活躍，中國造船業三大指標繼續穩步增長，全球領先。
——2024年上半年，我國造船完工量2502萬載重噸，同比增長18.4%；
——新接訂單量5422萬載重噸，同比增長43.9%；
——截至6月底，手持訂單量17155萬載重噸，同比增長38.6%；
我國在造船完工量、新接訂單量、手持訂單量三大指標，國際市場份額均保持世界第一，三大指標分別占世界市場份額的55%、74.7%和58.9%。值得一提的是，新接訂單量以載重噸計占全球總量的74.7%，這意味著越來越多的國外船東把訂單投向了中國船廠，全球每10份造船新訂單，有超過七成流向中國。在全球18種主要船型中，中國有14種船型新接訂單量位居全球首位，我國造船出口額持續增長，很多企業訂單甚至排到了2028年。
而中國船舶工業行業協會數據則顯示，從利潤額來看，今年前5個月，中國造船業的利潤總額同比增長了近2倍。數據顯示，1月至5月，全國規模以上船舶工業企業實現營業收入2532.4億元，同比增長26.3%；實現利潤總額160億元，同比增長187.5%。此外，今年上半年，船舶產品出口金額206.7億美元，同比增長85.2%；從月度來看，月均出口達34億美元，同比增長率保持在30%以上，增速位列我國重點機電產品出口的首位。
由此可見，造船業板材激光焊接與切割是一個極其重要且不斷發展的領域，潛在市場巨大。船舶工業也因此成為激光行業的“必爭之地”。
“制勝點”為何是“制勝點”？
船舶領域是激光技術主要的應用領域之一，船舶工業中的板材切割與焊接，便是激光的用武之地。激光技術以其高精度、高效率、低變形和高質量等優點，已經在船舶工業中廣泛應用。
最大痛點就在于，20mm以上的厚板焊接。因為在激光厚板切割方面，邦德激光、百超迪能、力星激光等知名設備商都能提供出色的解決方案，并已經在船舶制造上有所應用。
但在激光厚板焊接方面，仍鮮有出色的解決方案。據筆者了解，銘鐳激光某款12000w焊接機可以在20mm以下的鋼材焊接中表現出色。不過在20mm-40mm的厚板激光焊接上，由于所需的高穿透深度，需要精確控制熔池、溫度、凝固和微觀結構的特性，使得技術突破變得極具挑戰性。
由于20mm以上厚板激光焊接技術瓶頸遲遲沒有突破、沒有成熟，船舶工業中的厚板焊板市場這一大塊肥肉還沒辦法啃下來。而船舶工業也亟待更加出色的激光焊接技術來提速增效。
試想一下，船舶制造中，船體結構焊接、內部連接件焊接、特殊結構焊接等等都涉及厚板焊接，這是多少巨大的潛在厚板焊接市場——這甚至可以說是市場“真空地帶”。可以說，誰先掌握20-40mm甚至更厚的厚板激光焊接技術，誰便掌握了搶占船舶制造市場的制勝法寶。
相信破解這一技術難題是激光行業夢寐以求的事情。因為，隨著我國造船業在全球占據的份額越來越多，為激光技術的應用打開了廣闊的市場空間，這很難不讓激光行業從業者心動。
船舶工業的厚板焊接仍須努力
目前，對于中厚板的焊接方法主要有傳統電弧焊、氣體保護焊及埋弧焊等。傳統的焊接方式不僅需要開設大坡口形式進行多層多道焊接，而且過大的熱輸入量會使焊接結構變形，一方面會導致焊接效率較低，另一方面會降低焊接接頭的力學性能，影響服役壽命。
這也是船舶工業急需更先進的激光技術的原因。
眾所周知，激光焊接技術具有高能量、低變形、高質量、高適應性等優點，可以快速高效地焊接不同材質、不同厚度的板材，確保船體結構的牢固性和穩定性；可以焊接不銹鋼、鋁、銅、鈦等高強度、高硬度、高抗腐蝕等易熔難焊材料，從而保證船舶內部組件的密封性和穩定性；可以針對復雜結構和形狀進行精確焊接，提高制造精度和效率。
隨著焊接技術的發展，激光-電弧復合焊接因為焊接速度快、熱影響區窄、焊縫變形及殘余應力小等優點備受推崇,在中厚板高強鋼的焊接中逐漸得到應用。如德國的MEYER-WERFT船廠、芬蘭的KVAERNER船廠都有激光-電弧復合焊接的生產線。上海外高橋船廠采用16 kW光纖激光器大功率激光-電弧復合焊接系統，成功完成了4mm-25mm厚鋼板拼焊單面單道焊雙面成型。
但這還遠遠不夠。隨著科技的進步和造船業的發展，厚板激光焊接技術需要不斷向更高效率、更高質量、更低成本的方向發展。并且更多地與智能化、自動化等先進技術相結合，實現焊接過程的全面優化和升級。隨著新材料的不斷涌現和焊接工藝的不斷創新，激光焊接技術將在造船業中發揮更加重要的作用，在造船業中的應用前景也將更加廣闊。
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