高功率激光焊接的突破口在哪里?

常見的工業激光器類型包括固態激光器、co2激光器和光纖激光器等，隨著激光技術的不斷突破，功率不斷得到提升，激光器的適用領域加廣泛，激光器的用途分工也變得明晰。然而光纖激光器技術的革新，成為了市場與工藝分工的改革者。
原來的中小功率焊接習慣用的yag固態激光器，光纖激光器也適用了;原來擅長中高功率切割金屬的軸流co2激光器，光纖激光器也適用了;適用于高功率焊接的半導體激光器，由于光纖激光器采用輔助的擺動焊接克服了難點，也能適用。光纖激光器在精密激光加工領域也對其它類型激光器發起了類似挑戰。
光纖激光器由于適用性強、使用成本低等優點而廣受歡迎，激光器廠商也不斷推高產品功率，從1萬瓦、2萬瓦到4萬瓦，不久前創鑫激光宣布推出5萬瓦商用光纖激光器。至今為止光纖激光器成熟的應用仍然是激光切割，準確說是金屬的**開料切割。可以說激光器的焊接未被充分挖掘，焊接的應用從**部件加工到后端的產品成型，都可以用到，理論上市場是為廣闊，但是由于其加工工藝有一定技術要求，而且需要的加工需求帶動，常常是行業定制的激光焊接設備。那么未來高功率激光焊接具有潛力的發展在哪里呢?
清潔能源與激光加工
目前提及新能源，很多人想到新能源汽車和電池，嚴格來說新能源就是清潔能源，風能、水能、太陽能、核能等，終的使用方式都是電力，儲電設備和電池都能算是新能源的產品。
我國非常重視風能的發展，原先配合西部大開發以大西北為區域，后來發現使用市場和人口集中的東部南部沿海，因此近幾年風能的發展轉移到沿海城市。廣東計劃在未來20年內投資近萬億發展沿海風力電場。風車葉片、轉子、基座、發電機、塔筒等是風電設備主要構成，塔筒、基座等大部件金屬需要大量的高功率焊接，厚度過20mm甚至50mm以上，可適用萬瓦激光焊接，甚至是4萬瓦的激光焊接都有需求。國內目前已經有嘗試3.2萬瓦激光用于風電設備的加工。
水能主要就是水電站，水泵、渦輪機、電機、葉片修復等是高功率激光焊接常用到的，普遍適用4kw以上激光器，其中水泵激光焊接應用多成熟，從小水泵的千瓦級焊接發展到大型水泵的萬瓦級激光焊接，應用空間廣闊。核電站擁有較多輸送管道、大型儲蓄罐、反應堆內構件，可大量應用高功率激光焊接。由于放射性材料有輻射危險，核電的安全性是重要的，因此管道和儲蓄罐等金屬壁比較厚，需要較高功率焊接，對應可用10kw以上激光器來實現。
新能源汽車的激光焊接需求
汽車作為走進千家萬戶的大眾消費品，其采用新工藝的程度也一定程度上反映了汽車的品質。汽車的激光應用，包括車身架構件的焊接、汽車內飾的激光加工以及汽車動力電池的焊接等。傳統燃油車的汽車車身激光焊接在國內已經有一定滲透應用，而電動汽車產線上目前采用激光加工仍然較少，未來在車架和汽車內飾的激光加工將會復制燃油車的工藝，逐步增加使用激光。預計2022年國內電動汽車產銷過300萬輛，未來激光進入電動汽車產線只是時間問題。激光焊接車身普遍采用4kw、6kw以上功率的光束，給高功率自動化激光焊接帶來新的需求。
動力電池的激光加工是目前新能源汽車工藝的和難點。激光焊接主要包括：耳的焊接(包括預焊接)、帶的點焊接、電芯入殼的預焊、外殼蓋密封焊接、注液口密封焊接、電池pack模組時的連接片焊接，以及模組后的蓋板上的防爆閥焊接。
動力電池是近年激光設備企業重視的新增長點之一，事實上也帶來每年過50億元的中高功率自動化激光設備。動力電池的加工一般需用到2kw以上的中功率，特別是電池外殼鋁合金封裝可能還會用到高功率，需求量會繼續增加。
船舶制造推動高功率激光焊接
今年多個傳統激光加工大行業的需求略顯疲軟，但是船舶制造是一大亮點，受海運需求增加推動，船舶訂單節節上升。我國的造船業規模龐大，世界，船身鋼板的切割和焊接加工需求較大，10mm以上厚板和30mm厚版均是大型船舶所需。目前在大連、上海、武漢等造船廠均有應用激光焊接，以高功率激光復合焊為主要應用。
8月中旬，*二艘國產大型郵輪h1509在中國船舶集團上海外高橋造船有限公司正式開工建造。外高橋造船打造了國內個郵輪薄板智能生產車間，引進t-beam流水線設備和八臺焊接機器人，采用激光切割、激光復合焊等技術。而2年前招商局輪船已經在南通海門建立了大型郵輪的激光加工中心。可見，高功率激光焊接的應用在造船業將會大有作為，是萬瓦級激光的重要戰場之一。
總 結
今年一般工業制造需求下行壓力較大，激光設備需求也放緩了，而同期激光器和配套產品的技術繼續突破，特別是功率再次提升。高功率激光的應用需要繼續探索，而且要往產業滲透才會保持繼續增長勢頭。航空航天當然也是，但是批量較少，我們考慮高功率焊接市場的開拓，必須是有巨大的批量化、規模化應用潛力的，我們也要考慮萬瓦級激光器究竟還能用于什么領域。
清潔能源、新能源汽車、造船等對高功率焊接具有很強的需求空間。當然也有其他領域同樣可以開拓，這需要激光企業和用戶繼續合作共同探索。
來源：激光制造網
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