2021年是“十四五”開(kāi)局之年，高端制造被提上日程，加之疫情的爆發(fā)，海外訂單大量轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)，給我國(guó)高端制造轉(zhuǎn)型創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。在高效、節(jié)能、環(huán)保推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的倡導(dǎo)下，激光焊接技術(shù)逐漸在新能源汽車(chē)、航空航天、軌道船舶等高端應(yīng)用領(lǐng)域嶄露頭角。
據(jù)《2021中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，2020年中國(guó)激光焊接的市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)110.5億元。2016-2017年，受新能源汽車(chē)、鋰電池、半導(dǎo)體及新興市場(chǎng)的需求驅(qū)動(dòng)，中國(guó)激光焊接設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模出現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng)，增長(zhǎng)超過(guò)120%，雖然近幾年受到宏觀經(jīng)濟(jì)不景氣及全球疫情的影響，但整體市場(chǎng)規(guī)模仍然呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，并于2019年首次突破百億大關(guān)。隨著軌道交通、船舶制造業(yè)等高端應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要，中、大厚板鋼板焊接的需求越來(lái)越多，激光焊接設(shè)備滲透率將加速提升。
2016-2020 年中國(guó)激光焊接設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模（單位：億元）
（圖來(lái)源：《2021中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》）
船舶制造等高端應(yīng)用或成激光焊接新的增長(zhǎng)點(diǎn)
目前中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)已經(jīng)邁入全面應(yīng)用時(shí)代，中低端國(guó)產(chǎn)化的強(qiáng)市占率，帶來(lái)的是日益嚴(yán)重的價(jià)格戰(zhàn)和同質(zhì)化，更高功率、更高精度、更高效率成為了行業(yè)共同的追求，卻終究束縛于同一個(gè)技術(shù)框架下。于是，開(kāi)拓高端應(yīng)用的差異化發(fā)展，成為各激光企業(yè)進(jìn)行市場(chǎng)突圍的新方向。
縱觀我國(guó)高端制造領(lǐng)域，除了汽車(chē)制造和動(dòng)力電池兩大市場(chǎng)外，激光焊接在其他應(yīng)用領(lǐng)域的整體滲透率仍然較小。以造船業(yè)為例，造船業(yè)整體的體量非常大，但因其材料和工業(yè)的特殊性，目前激光焊接的應(yīng)用率并不高。
據(jù)造船自動(dòng)化產(chǎn)線解決方案提供商DIG自動(dòng)化工程（武漢）有限公司統(tǒng)計(jì)，造船焊接的體量取決于船型，中厚板主要是甲板以下的部位，薄板主要是上層建筑。比如豪華游輪4-12 mm厚度的鋼板焊接占比達(dá)80%，中厚板占20%；而散貨船的比例恰好相反。但是在中厚板的焊接過(guò)程中，大部分船舶建造依然采用埋弧焊和MIG/MAG焊等傳統(tǒng)焊接工藝，整體效率沒(méi)有達(dá)到預(yù)期。
相較于傳統(tǒng)焊接，激光焊接的效率更高、精度更高、效果更好，而且更易于自動(dòng)化智能化集成，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的利器，特別適合船舶制造、航空航天等高端精密制造。例如作為新型焊接工藝的激光復(fù)合焊技術(shù)與弧焊相比，前者焊接速度更快，熱變形和返工更少，焊縫質(zhì)量高、填料消耗減少，同時(shí)顯著提升成品質(zhì)量。
激光復(fù)合拼板焊焊縫效果
以拼板焊接為例，埋弧焊的速度是550 mm/min，MIG/MAG能到到700 mm/min，雙絲的MIG/MAG能達(dá)到1500 mm/min左右，而同激光MIG/MAG復(fù)合焊的焊接速度能達(dá)到2400 mm/min，效率是有很大的優(yōu)勢(shì)，目前是船舶建造中薄板焊接最快的焊接工藝。”DIG工藝研發(fā)中心負(fù)責(zé)人安星光介紹到。
20 mm 及25 mm激光復(fù)合拼板焊
船舶領(lǐng)域焊接升級(jí)，國(guó)產(chǎn)激光器成破局關(guān)鍵
激光器是激光焊接系統(tǒng)中的核心器件。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)看，國(guó)內(nèi)激光焊接產(chǎn)業(yè)落后于歐美國(guó)家，最主要的原因還是在于核心光源。由此看來(lái)，傳統(tǒng)焊接工藝的迭代升級(jí)，船舶應(yīng)用的高效拓展，國(guó)產(chǎn)激光器成為破局關(guān)鍵。
早些年，進(jìn)口激光器在高端制造領(lǐng)域可謂一枝獨(dú)秀，IPG、Coherent、Trumpf等國(guó)外企業(yè)早期占據(jù)了主要的市場(chǎng)份額。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)攻關(guān)，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一大批優(yōu)秀的激光器企業(yè)與國(guó)外品牌競(jìng)爭(zhēng)，如銳科激光為代表的國(guó)產(chǎn)激光器廠商，在核心光源領(lǐng)域不斷打破國(guó)外壟斷，由此帶來(lái)了激光器價(jià)格的整體下滑，提高了國(guó)產(chǎn)激光焊接設(shè)備在各個(gè)領(lǐng)域的滲透率。
在船舶制造業(yè)中，激光焊接還處于初步探索替代傳統(tǒng)焊接的進(jìn)程中，加上國(guó)產(chǎn)激光器與國(guó)外激光器的市場(chǎng)規(guī)模已相差不大，加工效果沒(méi)有本質(zhì)上的差別，國(guó)產(chǎn)激光器在船舶制造領(lǐng)域存在較大發(fā)展空間。
銳科激光焊接行業(yè)總監(jiān)童慰提到，“目前在船舶、汽車(chē)等高端制造領(lǐng)域，已經(jīng)有頭部企業(yè)開(kāi)始使用激光焊接技術(shù)。”外高橋船廠、廣船國(guó)際、黃埔船廠、江南船廠、滬東船廠、招商重工等國(guó)內(nèi)知名船廠開(kāi)始使用激光焊接技術(shù)和設(shè)備，為國(guó)產(chǎn)激光焊接技術(shù)進(jìn)入高端應(yīng)用領(lǐng)域打開(kāi)了新的局面。
大局之下，誰(shuí)將扛起激光焊接國(guó)產(chǎn)化大旗？
激光焊接急需技術(shù)賦能，大局之下，誰(shuí)能扛起國(guó)產(chǎn)化大旗？自從2018年銳科激光作為國(guó)內(nèi)第一家光纖激光器上市企業(yè)以來(lái)，以銳科激光為首的國(guó)產(chǎn)品牌就與國(guó)外品牌打響了市場(chǎng)博弈。2018年銳科激光市占率17.3%，2020年增長(zhǎng)至24.4%，逐年上升的國(guó)內(nèi)品牌市場(chǎng)率讓我們看到了國(guó)產(chǎn)品牌的崛起與希望。
我們之前主要使用國(guó)外某品牌激光器，但隨著國(guó)產(chǎn)激光器的崛起，我們逐漸采用銳科激光的產(chǎn)品進(jìn)行替代，其焊接的效果還是很理想的，船廠用戶(hù)比較滿(mǎn)意。”銳科激光在船舶焊接領(lǐng)域的合作伙伴DIG工藝研發(fā)中心負(fù)責(zé)人安星光提到。
國(guó)內(nèi)某大型船廠激光復(fù)合拼板焊
在國(guó)產(chǎn)光纖激光器迎來(lái)大規(guī)模替代進(jìn)口的契機(jī)背景下，銳科激光積極開(kāi)拓激光焊接等高端應(yīng)用領(lǐng)域，不斷研發(fā)和定制適合不同需求的光纖激光器產(chǎn)品和解決方案。在2020年受疫情影響的情況下，銳科激光的激光器在焊接應(yīng)用市場(chǎng)的銷(xiāo)量突破新高，同比增長(zhǎng)152％。
其實(shí)，銳科激光早在2018年便開(kāi)始布局激光焊接領(lǐng)域，并與哈工大先進(jìn)焊接與連接國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、哈工大焊接集團(tuán)合作，共同致力于核心技術(shù)的攻關(guān)，協(xié)力對(duì)高端焊接領(lǐng)域進(jìn)行研究。
為了適應(yīng)厚板或特殊材料的焊接，銳科激光研發(fā)的12 kW高功率連續(xù)激光器可應(yīng)用在造船、航空航天、軍工、重工、核電等領(lǐng)域。100 kW光纖激光器即將交付使用，未來(lái)將會(huì)對(duì)航空航天、輪船高鐵、核電等工業(yè)領(lǐng)域，包括高壓蒸汽管道焊接、輪船高鐵航天器等大型工件主體焊接等起到深遠(yuǎn)的影響。光束可調(diào)焊接激光器也已實(shí)現(xiàn)批量銷(xiāo)售，且產(chǎn)品型號(hào)實(shí)現(xiàn)了多樣化，具有無(wú)飛濺、安全、焊縫質(zhì)量高的特點(diǎn)，可滿(mǎn)足鋰電池行業(yè)及汽車(chē)制造行業(yè)多種焊接需求。
銳科激光全面布局 破解船舶焊接難點(diǎn)
激光焊接不同于激光打標(biāo)和激光切割，它最大的特點(diǎn)就是定制化，每一個(gè)客戶(hù)的需求都不一樣，這就使得激光焊接仍處于產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的初級(jí)階段。但隨著制造業(yè)進(jìn)一步升級(jí)，汽車(chē)、船舶等輕量化發(fā)展，以及航空航天、軍工等高端制造領(lǐng)域都有很強(qiáng)的加工需求，激光焊接技術(shù)在高端應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展空間不可估量。
面對(duì)如此巨大的市場(chǎng)，為了進(jìn)一步推進(jìn)激光焊接技術(shù)在高端應(yīng)用領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，銳科激光針對(duì)船舶制造行業(yè)中厚板的加工特點(diǎn)進(jìn)行以下布局：
產(chǎn)品上，推出帶功率反饋、總線控制的、多通道輸出的超高功率激光器；項(xiàng)目上，組建具備專(zhuān)業(yè)背景的高素質(zhì)隊(duì)伍跟蹤項(xiàng)目進(jìn)度；工藝上，開(kāi)發(fā)激光-電弧復(fù)合焊接工藝、多道多層焊接工藝，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化焊接；市場(chǎng)上，發(fā)揮航天科工優(yōu)勢(shì)，銳科激光已同中船十一所簽署合作協(xié)議，共同推動(dòng)激光焊接在船舶行業(yè)的應(yīng)用。
總結(jié)：激光焊接處于產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的初級(jí)階段。但是高效仍然是船廠的核心訴求。從效率和質(zhì)量來(lái)看，激光焊接在16 mm厚度以?xún)?nèi)的鋼板焊接已經(jīng)占有了足夠的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，隨著以銳科激光為代表的國(guó)內(nèi)光纖激光器廠商不斷突破核心器件功能極限，踐行工藝創(chuàng)新，將會(huì)進(jìn)一步推進(jìn)高端應(yīng)用的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
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