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日本激光技术提升国防船舶工业

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发表于 2012-10-27 11:16 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国上海
日本主要海军造船厂商环球船厂(USC)和IHI海事公司将于11月1日开始合并。
  经过四年的谈判,两公司于今年8月宣布就合并达成协议。最终交易推迟主要是由于对企业的审查以及延长与竞争法相关的批准程序。IHI发言人表示这些管理上的程序将于本月末最终完成。
  合并完成后将建立一个新公司,被称为“日本海事联合公司”,总部设在东京港区,将承担海军舰艇巡逻艇和其他,以及民船的设计、生产、销售。在海军舰艇建造方面,日本海事联合公司将分别实施建造任务。
  IHI海事公司正在建造2.4万吨“日向”级直升机航母,而且在过去10年曾经与三菱重工合作建造“高波”级驱逐舰和Hida级巡逻艇。  一、激光在船舶工业中的应用
  目前世界工业领域都向着低能耗、短流程方向发展,激光技术具有许多传统制造方法无法比拟的优点。
  一项调查显示,在船体建造中,焊接工时约占船体建造总工时的30%~40%,焊接成本约占船体建造总成本的30%~50%。船舶焊接质量是评价造船质量的重要指标,焊接生产效率是影响造船产量与生产成本的主要因素之一。因此,采用全新的激光焊接技术对造船企业在国际竞争中具有独特的技术优势。
  激光焊接技术作为一种新型加工手段,以激光作为焊接热源,机器人作为运动系统。它有着极高的加热能力,能把大量的加热能量放在极小的焊接点上,以其所具有的能量密度高、加热集中、焊接速度快和焊接变形小等特点进行金属焊接。
  现今,我国的造船技术与日本、韩国之间尚存在着较大的差距。我国造船焊机机械化、自动化率远远低于日本和韩国,经济规模效应差,加之科研投入不足,尚未形成合理有效的技术创新体制,科技差距非但没有明显缩小,有些地方反而扩大中国、日本、韩国3国造船及焊接技术指标对比。
  因此,只有改进新设备,采用效率更高、质量更优秀的激光切割焊接设备才能为我国造船企业带来源源不断的价值利润和发展动力。
  现代激光切割工艺,是船舶结构焊接前船板备料的理想手段,它顺应了船舶制造技术发展的需要。激光切割具有如下特点:激光能量斑点小,可瞬间气化金属而形成精细割口;激光斑点辐照域小,对割口边缘金属损伤小;激光斑点能量密度高,可实现高速切割下很小的热变形。4000W气体激光可切割20mm船板,5000W气体激光可切割25~30mm船板,这对大部分船舶结构件是适用的。
  此前,日本长崎造船厂获得日本海事协会及英国劳氏船级社的许可,将光纤激光-电弧复合焊第一次运用于船舶制造。由于光纤激光的热影响区小,能够显著降低工件热变形现象,改善焊缝外观,另外也降低了船舶建造的成本,经济效益得到显著提高。
  激光切割船用钢板,切口面垂直性好,氧化层薄,一般船舶结构激光切割后可不用再加工直接焊接;热变形小,对下道拼板焊接十分有利;曲线切割精度高,减少配合工时,可无障碍切割高强船板。
  船舶全位焊接时,激光焊接工艺不仅可以对相同材质进行焊接,还可以对不同厚度材料进行焊接。钢板激光焊接过程中,出现缺陷会及时报警,以便及时重焊,避免发生断带现象。并且在焊前装配状态及拼缝位置、焊接过程的稳定性、焊后焊缝质量等的在线检测,对可能导致焊接缺陷、拼缝位置偏离等进行预报。

  二、日本激光产业
  三洋(Sanyo)电机公司 主营:提供光电子、激光器件,激光器,例如,CD/VCD/DVD激光头、CD/VCD/DVD机芯等。
  山崎马扎克公司 主营:主要生产CNC车床、复合车铣加工中心、立式加工中心、卧式加工中心、CNC激光系统、FMS柔性生产系统、CAD/CAM系统、CNC装置和生产支持软件等。
  阿玛达天田株式会社 主营:数控冲床、折弯机、剪板机、激光切割机等钣金加工机械,以及相应的模具、备件、切削产品。
  八十年代初,日本产业界积极采用激光加工,并逐步扩大到焊接、钎焊。统计表明,日本占当今世界上工业用激光设备的30%左右,激光加工是日本重要的基础制造技术之一。日本现用于材料加工的是大功率二氧化碳激光器和Nd:YAG激光器,少量准分子激光器也已使用,而新开发的气体激光器有波长10.6微米二氧化碳激光器、波长5微米一氧化碳激光器、波长1.3 微米的碘激光器及二极管激励固体激光器的紫外准分子激光器等。现在的二氧化碳激光器功率多为500W,而理论上可高达100KW,近期报导已达到20kW。且其功率越大,效果越好,故日本对二氧化碳激光器开发研究寄以期望。
  大功率一氧化碳激光器是日本业创造研究所和三菱重工联合研制的,***实现了连续4小时5kW,短时间达7kW振荡输出。93年其输出功率已达到20kW,它在切割焊接中正崭露头角,而高功率的碘激光器是日本产业创造研究和川崎重工一起开发的,***实现了近红外的振荡,它是化学激光器,特征是振荡效率极高,5kW一氧化碳激光器、1kW碘激光器装置已设立在92年4月成立的激光应用工学中心。
  此外,弧光灯激励固体激光器放大都为3kW,因其存在功率增大导致光束发散角偏大和脉冲振荡重复频率低的缺点,日本正努力研制半导体激励YAG激光器来取而代之。据报导,1kW二极管激励YAG激光器由正由日本国立研究所制成。
  目前,大功率准分子激光器及其在材料加工中的应用开发研究引起人们极大兴趣。它可利用短波长高能光子不产生热量的分子水平的加工。86年日本通产省工业技术院提出的18家民间企业与3所国制成2kW级Xecl准分子激光设备。
  激光加工切割的灵活性、高精度、高速度、高可靠性、高效率等优点,不仅在薄板工业上,而且在金属、塑料、陶瓷业中也广为使用。最近5轴或6轴三维激光切割机器人已在日本汽车、机械、电机重工中大显身手。
  同时,激光焊接在日本电子、电机、汽车、车辆零部件,OA机器等小件、大批量生产中得到迅速发展。是本产业界生产线上成功应用激光焊为世界所瞩目。如在汽车车体制造中日本大胆采用有坯料时就将薄钢板实施激光焊接后冲压成型的新方法(Tailorcd Blank Welding),现已为世界上绝大多数汽车厂家所仿效。
  日本以5kW及10kW二氧化碳激光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接。在薄、中厚板钢管、高级薄型不锈钢制造时,与高频电焊、TIG焊相结合,保证了质量的稳定性。
  日本致力于激光超薄板焊接的研究,如板厚100微米以下的箔片,无法熔焊,但通过有特殊输出功率波形的YAG激光焊得以成功,显示了激光焊的广阔前途。日本引以为自豪的是在世界上首次成功开发了将YAG激光焊用于核反应堆中蒸气发生器细管的维修,这是日本最大限度地利用YAG激光(波长1.06微米)能以石英光纤遥控传输和集周边设备之大成的尖端技术。随着今后3kW以上的高功率、高亮度且控制维修性皆佳的YAG激光器和新一代二极管激光激励大功率固体激光器的诞生,软硬件的配套,预计这一领域的激光技术还会有新的突破。

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发表于 2012-10-27 11:43 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏南通
用过4000W的日本小池激光切割机,没有LZ讲的那么好,切割面优于等离子,变形也小,切割20mm也只是理论数据,正常的也就切割14mm以下的。缺点是速度远低于等离子,使用成本大,激光切割气,高速镜片,喷咀都很贵。
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