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在全球能源轉(zhuǎn)型的大趨勢(shì)下，減少碳排放、提高能源利用效率成為共識(shí)，氫能作為一種清潔、高效、可持續(xù)的能源，正逐漸成為全球能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵方向。制氫和用氫是氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的核心環(huán)節(jié)，在提質(zhì)增效的智能制造浪潮中，激光焊接技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

一、制氫——大規(guī)模生產(chǎn)提質(zhì)增效

電解槽是氫能制取領(lǐng)域的核心設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)以堿性電解槽技術(shù)路線為市場(chǎng)主流，約占全球產(chǎn)能的70%左右。隨著氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電解水制氫技術(shù)目前產(chǎn)業(yè)正處于研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化和高質(zhì)量建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期，然而在電解槽相關(guān)制造中，90%以上的生產(chǎn)制備工藝尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可循，80%以上的廠家還處于人工程度，市場(chǎng)對(duì)電解槽的性能、質(zhì)量和生產(chǎn)效率都提出了更高的要求，針對(duì)MW級(jí)電解槽高效精密加工存在關(guān)鍵技術(shù)及批量工程化問(wèn)題，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控和電解槽性能指標(biāo)提升具有重要意義。

電解槽的制造涉及大量的焊接工藝，包括極框、極板、板網(wǎng)等部件的焊接。傳統(tǒng)的焊接技術(shù)在效率、精度和質(zhì)量穩(wěn)定性方面存在諸多不足，難以滿(mǎn)足大規(guī)模、高質(zhì)量生產(chǎn)的需求，激光焊接技術(shù)憑借其高效、精準(zhǔn)、穩(wěn)定的特性脫穎而出。

相較于傳統(tǒng)焊接方法，激光能量密度高，能快速熔化金屬，提高焊接效率。同時(shí)激光焊接能夠精確控制熱量輸入，熱影響區(qū)（HAZ）范圍小,從而顯著減少氣孔、裂紋等焊接缺陷，避免焊接變形，一次成型，焊縫質(zhì)量高，雙側(cè)焊縫飽滿(mǎn)均勻，減少后續(xù)再加工，提高整個(gè)工序的生產(chǎn)效率。

面對(duì)堿槽生產(chǎn)批量一致性差、檢測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)時(shí)反饋等難題，華工激光憑借先進(jìn)的激光技術(shù)和深厚的智能裝備制造經(jīng)驗(yàn)，行業(yè)首創(chuàng)焊縫跟蹤+單面焊接雙面成型技術(shù)，自主研發(fā)堿槽極板雙面智控焊接機(jī)器人，無(wú)需人工示教軌跡，實(shí)現(xiàn)焊縫XYZ三個(gè)方向?qū)崟r(shí)跟隨，自主糾偏，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)焊接工藝，同時(shí)焊接變形小，無(wú)需碾壓工序校正，1000Nm3/h焊接后形變≤1mm，顯著提高堿槽生產(chǎn)質(zhì)效。

為助力產(chǎn)線不斷技術(shù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)，解決人工效率低、手工生產(chǎn)占比高的行業(yè)痛點(diǎn)，華工激光打造了國(guó)內(nèi)首條GW級(jí)堿性電解槽全自動(dòng)化產(chǎn)線，包含原材料立車(chē)立銑、來(lái)料尺寸檢測(cè)、極框主極板及板網(wǎng)切割、極板焊接、AOI檢測(cè)，氦檢、槽體組裝、測(cè)試等工序的生產(chǎn)加工，搭配智能物流系統(tǒng)和數(shù)字化管控系統(tǒng)，兼容 500-2000 Nm3/h不同規(guī)格尺寸產(chǎn)品生產(chǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)從原材料加工到成品組裝的全流程自動(dòng)化生產(chǎn)，滿(mǎn)足氫能市場(chǎng)增長(zhǎng)下堿槽批量化、大規(guī)模、高質(zhì)量生產(chǎn)的需求，助力堿槽工廠內(nèi)生動(dòng)力加速智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)。

二、用氫——高質(zhì)高效自動(dòng)化生產(chǎn)

隨著燃料電池技術(shù)的不斷成熟和市場(chǎng)的逐步擴(kuò)大，作為燃料電池的核心組件之一，雙極板市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也愈發(fā)激烈。

雙極板是實(shí)現(xiàn)氫能高效轉(zhuǎn)化和利用的關(guān)鍵部件，起到將電極和電解液分開(kāi)，同時(shí)在電極之間傳導(dǎo)電流的作用。金屬雙極板主要由陰極板與陽(yáng)極板構(gòu)成，兩塊厚度在50μm-100μm之間的超薄金屬板被緊密焊接起來(lái)，疊加組裝形成氫、氧、水三個(gè)獨(dú)立流道，彼此分離，對(duì)密封性、牢固性、平整度等方面的要求極高，加工難度極大，傳統(tǒng)焊接存在治具壓合一致性差、焊縫質(zhì)量難以保證、焊縫拐點(diǎn)工藝不均、生產(chǎn)控制效率低下等問(wèn)題，一直以來(lái)都是制約氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化商業(yè)化發(fā)展的瓶頸之一。

通常，一組雙極板上會(huì)有1米甚至更長(zhǎng)的焊縫，一塊燃料電池約由400組雙極板構(gòu)成，假設(shè)一條燃料電池生產(chǎn)線年產(chǎn)能100萬(wàn)塊，那么該生產(chǎn)線所需要的焊縫長(zhǎng)度將超過(guò)40萬(wàn)公里。面對(duì)如此巨大的焊接需求，傳統(tǒng)的雙極板加工工藝已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足日益膨脹的燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要，更精密、更高效的激光焊接工藝成為廠商們降本增效的理想之選。

針對(duì)超薄金屬雙極板疊加后需密封焊接分離氫、氧、水三流道的需求，傳統(tǒng)膠粘密封技術(shù)存在溢膠、效率低、自動(dòng)化程度低、易老化及不耐酸堿腐蝕等痛點(diǎn)，激光加工技術(shù)具備效率高、自動(dòng)化程度高，焊縫抗疲勞及密封性?xún)?yōu)良等優(yōu)勢(shì)，已大規(guī)模批量加工應(yīng)用。

華工激光早在2016年就開(kāi)始針對(duì)氫能領(lǐng)域的高效精密激光加工中關(guān)鍵技術(shù)及批量工程化問(wèn)題進(jìn)行攻關(guān)研究，不斷拓展激光在氫能源行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景，挖掘“激光+”的市場(chǎng)空間，在激光加工智能裝備領(lǐng)域擁有深厚的技術(shù)積累和豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

為實(shí)現(xiàn)極板高效加工和批量關(guān)鍵技術(shù)自主可控，華工激光著力攻克雙極板高效焊接技術(shù)瓶頸，采用高質(zhì)量激光光源使材料迅速融合，有效控制熱輸入，減少熱變形，且功率穩(wěn)定性控制在±2%，焊縫寬度控制在0.2±0.02mm，熔接寬度控制在60%以上，保證整體焊縫焊接質(zhì)量，進(jìn)而確保焊縫的強(qiáng)度和氣密性＜0.01sccm。同時(shí)，華工激光攻克光束整形技術(shù)，通過(guò)低成本的外光路“點(diǎn)環(huán)”整形技術(shù)實(shí)現(xiàn)焊接降飛濺，既能有效降低雙極板密封焊接飛濺，又能規(guī)模化批量應(yīng)用。

隨著氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)氫能源智能裝備的性能和質(zhì)量要求將提出更高的要求，激光焊接技術(shù)也將在生產(chǎn)中發(fā)揮更加重要的作用。華工激光將繼續(xù)深耕激光加工領(lǐng)域，致力為行業(yè)打造提供自動(dòng)化、智能化程度高的先進(jìn)智能裝備、集成產(chǎn)線、智慧工廠，提供高效、精準(zhǔn)、可靠的氫能源行業(yè)智能加工解決方案，為氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力，助力構(gòu)建綠色、低碳、可持續(xù)的能源未來(lái)。