用于金屬焊管生產的激光切割

1 成果簡介
    該項技術采用基于工業PC的開放式數控切割一焊接CAD/CAM系統，結合激光切割和高速焊接的在線質量檢測技術，可用于多種焊管大批量的高速度和高成品率生產。本項成果提供多種金屬（碳鋼、不銹鋼和有色金屬）焊管生產的先進激光切割一焊接成套技術及其工藝，可根據生產廠家的需求建設激光切割下料，激光焊接成管的成套技術，也可采用傳統的下料工序，而只采用激光焊接機組完成焊管生產。
2 技術指標
以工業PC機為核心的開放式數控激光切割和焊接系統；
機床的定位精度為0刀4mm，重復定位精度為：0刀3mm；
可切割厚度范圍：0.l-20mm；
最大切割速度：20m/min；
切割精度：0.1mm；
焊接速度：0.1-20m/min；
焊接生產線的在線監測和控制系統。
3 應用說明
    先后完成多項國際合作項目、國家科技公關項目、國家自然科學基金項目和對外合作研究與加工，掌握多種金屬材料的激光切割和焊接成熟工藝。涉及材料有：碳鋼、不銹鋼、銅合金鋁合金、鈦合金等。
    該技術中關鍵——大功率激光深熔焊過程與焊接質量的檢測與控制系統已經在清華大學承擔的國家“八五”科技攻關項目“200MW低溫核供熱堆燃料元件貨盒的激光焊接技術”得到應用，鋯盒板厚2.0mm，長2.5m，為對接焊縫，焊縫均勻熔透，無氣孔和夾雜存在，焊縫表面不平整度小于0.15mm。
    開發成功的以工業PC機為核心的開放式數控激光加工CAD/CAM系統也已在國內數家廠家和研究單位得以應用，清華大學現有一臺正在承擔激光加工與制造學科的主要實驗以及對外加工。
4 效益分析
    目前我國金屬焊管主要還是電弧焊，如不銹鋼焊管生產機組中，主要的焊接裝備有高頻焊、等離子焊和鎢極氬弧焊（TIG）等，其中高頻焊焊接速度快，可達 20～60m/min，但焊縫耐蝕性寫，后兩種雖焊接質量較好但焊接速度較慢，為l～6m/min。而激光焊接速度是它們的2～3倍，熱影響區小，而焊縫的韌性和耐蝕性均高于TIG和等離子體弧，且成品率高，因此西方發達國家尤其是日、美、德等國家在大量不銹鋼焊管的生產中均已采用激光焊技術，大大提高了生產率和降低了廢品率。
隨著我國西部開發、加入WTO和參與全球經濟，對各種金屬焊管，特別是不銹鋼焊管產品的需求越來越大，市場前景巨大，同時受到國外公司同類產品的激烈競爭，因此采用先進的生產技術獲得高質量低成本產品的企業必將在市場競爭中取勝。
單臺激光焊接機組的投資金額為150~650萬，若激光焊接和切割系統合算，金額約為300~1200萬。
5 合作方式
    技術轉讓，提供整體設計方案和成熟工藝，其中包括激光器的選擇，專用切割和焊接機的設計與制造，在線監測與控制系統的制造，最終工藝的確定，技術人員的培訓。
    該成果具有成熟的技術手段和工藝控制方法和路線，具有適于現代化生產和管理的計算機軟件接口和界面，只需要根據具體產品要求和焊接材料進行一定的焊接實驗，獲得該產品的有關性能參數，就可以用于實際生產。