Лазерная сварка в судостроении
Обновлено: 18.05.2024
Научная библиотека 16.04.2020 , by Press Комментарии к записи Инновационные лазерные технологии на судостроительном производстве: экономические, технологические и организационные аспекты внедрения отключены
Туричин Глеб Андреевич, Гоголюхина Мария Евгеньевна, Мамедова Лейла Эльдар Гызы // Азимут научных исследований: экономика и управление. 2018 (4):316-318
Современное судостроение характеризуется высоким уровнем мировой конкуренции. Судостроительная верфь, как и любое другое предприятие, развивающееся в рыночной среде, должно постоянно работать над повышением эффективности своей деятельности, что выражается в сокращении сроков строительства судна, снижении трудоемкости и повышении качества готовой продукции. Развитие современного судостроительного предприятия не возможно без освоения инновационных цифровых технологий. В том числе крайне интересны перспективы освоения промышленных лазерных технологий на судостроительном производстве. Их внедрение существенно повышает уровень производительности и качество производственного процесса. Тем не менее, лазерные технологии не внедряются повсеместно в первую очередь в связи с высокой стоимостью оборудования. Принятие решения о замене традиционных технологий на лазерные требует рассмотрения всех аспектов внедрения лазерных технологий на судостроительном предприятии: технологических, экономических, организационных. В рамках данной работы проведена оценка экономической привлекательности внедрения инновационного цифрового лазерного оборудования, основанная на изучении технологических и организационных особенностей. Примером послужило оборудование для гибридной лазерно-дуговой сварки плоскостных секций, составляющих основу корпуса судна. Результаты исследования свидетельствует о целесообразности его внедрения на судостроительном производстве.
The competition rate in modern shipbuilding is very high. A shipbuilding yard, as any other enterprise, which operates in market conditions, has constantly to improve its efficiency. It results in decreasing production cycle duration, labor intensity and quality improvement. Development of a modern shipbuilding yard is impossible without introducing innovational digital technologies. Perspectives of industrial laser technologies application in shipbuilding are rather interesting, as the level of productivity and the quality of the manufacturing process improve extremely. Anyhow, laser technologies are not widely spread in shipbuilding, mainly because of the high cost of the equipment. To replace traditional technologies by laser technologies it is necessary to work out all the aspects of introducing laser technologies at a shipbuilding yard: economic, technological, organizational. It was held feasibility study of innovational laser equipment introduction based on its technological and organizational features. Hybrid laser-arc welding equipment for hull flat sections manufacturing was chosen as an example for research. The results prove attractiveness of digital laser technologies application in shipbuilding.
Лазерная сварка в судостроении
лазерной сварки в судостроении
В настоящее время лазерная промышленность Китая вступила в эру полноценного применения. Сильная доля рынка недорогой продукции в Китае привела к все более серьезным ценовым войнам. Более высокая мощность, более высокая точность и более высокая эффективность стали обычным стремлением отрасли.
Но в конце концов, они связаны одним и тем же техническим принципом. Таким образом, разработка дифференцированных высокопроизводительных приложений стала новым направлением для прорыва лазерных компаний на рынок.
Если посмотреть на высокотехнологичную производственную отрасль моей страны, в дополнение к двум основным рынкам производства автомобилей и аккумуляторных батарей, общая скорость проникновения лазерной сварки в других областях применения все еще относительно невелика. Если взять в качестве примера судостроительную промышленность, то общее использование сварки в отрасли действительно очень велико, но из-за особенностей используемых материалов и отрасли, текущая скорость применения лазерной сварки невысока.
Согласно статистическим данным компании DIG Automation Engineering (Wuhan) Co., Ltd., поставщика решений для производственных линий автоматизации судостроения, объем сварочных работ в судостроении зависит от типа судна.
Средние и толстые пластины - это в основном части под палубой, а тонкие пластины - в основном надстройка. Например, роскошные круизные лайнеры со сваркой стального листа толщиной 4–12 мм составили 80%, а листы средней толщины - 20%; тогда как доля балкеров была прямо противоположной.
Однако в процессе сварки листового металла средней и толщины в большинстве судостроительных предприятий по-прежнему используются традиционные методы сварки, такие как дуговая сварка под флюсом и сварка MIG / MAG, и общая эффективность не достигла ожидаемых результатов.
По сравнению с традиционной сваркой, лазерная сварка имеет более высокую эффективность, более высокую точность, лучший эффект, а также более простую автоматизацию и интеллектуальную интеграцию. Это оружие для промышленной модернизации и особенно подходит для высокоточного производства, такого как судостроение и авиакосмическая промышленность.
Например, в качестве нового процесса сварки технология гибридной лазерной сварки обеспечивает более высокую скорость сварки, меньшую термическую деформацию и меньшее количество доработок, более высокое качество сварки, меньший расход присадки и значительно улучшенное качество готовой продукции по сравнению с дуговой сваркой.
Возьмем, к примеру, сварку лобзиком, скорость дуговой сварки под флюсом составляет 550 мм / мин, MIG / MAG может достигать 700 мм / мин, двухпроволочная сварка MIG / MAG может достигать около 1500 мм / мин, и такая же, как у лазера. Композитная сварка MIG / MAG Скорость сварки может достигать 2400 мм / мин, а эффективность имеет большое преимущество, которое очень совместимо с текущим процессом сварки тонких листов в судостроении.
Лазер является основным устройством в системе лазерной сварки. С точки зрения промышленного развития, основная причина отставания китайской индустрии лазерной сварки от европейских и американских стран - это основной источник света. После многих лет технических исследований в Китае появилось большое количество выдающихся лазерных компаний, которые стали конкурировать с иностранными брендами.
Например, китайские производители лазеров в лице Raycus Laser постоянно нарушали иностранные монополии в области основных источников света, что приводило к росту цен на лазеры. Общий спад увеличил скорость проплавления китайского оборудования для лазерной сварки в различных областях.
В судостроении лазерная сварка все еще находится в стадии предварительных исследований, чтобы заменить традиционную сварку. Кроме того, масштабы рынка лазеров китайского производства и зарубежных лазеров мало чем отличаются, и нет существенной разницы в эффектах обработки. На кораблях используются лазеры китайского производства. В производственной сфере есть большие возможности для развития.
Лазерная сварка отличается от лазерной маркировки и лазерной резки. Его характеристика - кастомизация. У каждого клиента разные потребности. Благодаря этому лазерная сварка все еще находится на начальной стадии промышленного применения.
Однако по мере дальнейшего развития обрабатывающей промышленности, легких автомобилей и кораблей, а также высокотехнологичных производственных областей, таких как аэрокосмическая и военная промышленность, возникают большие потребности в обработке, развитие технологии лазерной сварки в высокотехнологичных приложениях неоценимо. .
Когда лазерная резка совершит революцию на российских верфях?
Или Кто в судостроении первым получит фору от использования новой технологии?
Перспективы применения лазерной резки в судостроении стали активно обсуждаться еще в 90-х годах прошлого столетия. Доказывалась ее б?льшая экономическая эффективность по сравнению с другими типами резки при обработке сталей толщиной до 10-15 мм. Отмечались такие несомненные преимущества, как высокая точность вырезки деталей и качество их кромок, практически исключающие необходимость дополнительной мехобработки. Делались прогнозы о скором появлении автоматизированных комплексов лазерной резки и сварки.
За два с лишним десятилетия лазерные технологии значительно шагнули вперед, стоимость лазерного оборудования существенно снизилась, на смену газовым лазерам пришли волоконные, однако, российские верфи отдают сегодня предпочтение плазменной и кислородо-ацетиленовой технологиям резки. Почему лазеры так медленно проникают в судостроение и возможен ли рост их популярности, мы спросили у экспертов отрасли.
Денис Петрищев, Юнимаш НПО
Проверенные десятилетиями и отлаженные технологические процессы зачастую могут служить препятствием для внедрения новых методов обработки металла несмотря на всю их эффективность. Тем не менее, производители катеров и малотоннажных судов уже сейчас начинают обращать повышенное внимание на преимущества лазерной резки при производстве своей продукции.
С учетом непрерывно растущей технологичности и производительности лазерных раскройных комплексов, велика вероятность, что следующее поколение оборудования для раскроя металла на верфях будет во многом использовать именно лазерные способы резки.
Яков Певзнер, ИЛИСТ
На процесс внедрения лазерных технологий влияет ряд факторов, как объективных, так и субъективных. Основными субъективными факторами являются консервативность любой устойчивой технологической цепочки, что для таких ответственных отраслей производства, как судостроение следует признать необходимостью и инерция мышления, которую необходимо преодолевать.
К объективными факторам следует, прежде всего, отнести то, что подавляющее большинство задач успешно решаются традиционными термическими методами и механической обработкой.
На какие судостроительные предприятия вы поставляли оборудование для лазерной резки?
Сергей Смирнов, ЦК СПА
Мы являемся производителем инструмента, который поставляем станкостроителям. В сегменте судостроения нашими партнерами являются ЦТСС и ИЛИСТ, конечных клиентов мы не всегда отслеживаем. Знаю, что комплексы лазерной резки на базе нашего оборудования трудятся на «Северной Верфи» и «Звездочке».
Разделяете ли вы мнение, что лазерная резка, начавшая развитие с диапазона тонких металлов, сегодня теснит плазменную резку в сегменте более толстых материалов. Стали какой толщины становится выгоднее раскраивать с помощью лазера?
Денис Петрищев, Юнимаш НПО
Современные технологии лазерной резки позволяют производить раскрой металлов толщиной до 40-45 мм. А качественная резка 10 мм черной стали доступна сегодня даже для лазерных станков начального уровня с излучателем в 1 кВт. Если же взять источники большей мощности, к примеру, в 12 или 15 кВт, то можно вести речь о производительной резке толщин и в 20-25 мм.
Отдельно стоит отметить, что по сравнению с оборудованием плазменной резки, лазерные раскройные комплексы имеют несопоставимо меньшие затраты на расходные материалы, особенно при раскрое сборок со значительным количеством врезок.
Сергей Смирнов, ЦК СПА
У каждого процесса обработки материалов своя ниша. В случае лазерного излучения это область до 25 мм. Однако у нас имеются технологии, которые позволяют производить лазерный раскрой материалов толщиной 45 мм с низкой шероховатостью реза.
Лазерную резку отличает точность, минимальная зона закалки и деформация листа, высокое качество кромки. Что еще можно включить в этот список? Какие минусы имеет лазерная резка?
Яков Певзнер, ИЛИСТ
Применение лазерной резки характеризуется более высокими требованиями к характеристикам металла, стоимостями оборудования, обслуживания и сервиса, повышенными требованиями к обслуживающему персоналу.
Алексей Коруков, ВНИТЭП
Достоинства – малое время пирсинга, экономия на расходниках, эффективное использование металла. Минусы – необходимы более чистые режущие газы и высокая квалификация сервисных специалистов.
Судостроение довольно пыльная индустрия. Насколько этот фактор влияет на внедрение лазерных технологий?
Денис Петрищев, Юнимаш НПО
В эпоху доволоконных лазеров, когда оптический тракт передачи излучения был громоздким и достаточно открытым, наличие пыли на производстве составляло серьезную проблему. С переходом на оптоволоконную технологию данный фактор стал доставлять владельцам лазерных раскройных комплексов значительно меньше проблем. Чрезмерная запыленность, безусловно, не идет на пользу никакому оборудованию, работающему с прецизионной точностью, и лазерные станки тут не исключение. Тем не менее, современные установки лазерной резки имеют на сегодняшний день ряд решений, которые позволяют свести к минимуму влияние пыли – это и специальные герметичные конструкции оптических головок, и использование координатных систем без прямой механической передачи, и другие решения.
Яков Певзнер, ИЛИСТ
Этот фактор ужесточает требования к оборудованию.
Какой мощности лазера сегодня достаточно для решения основного круга задач в судостроении?
Денис Петрищев, Юнимаш НПО
Это во многом зависит от конкретных задач. Для каких-то изделий достаточно и двух киловатт, для каких-то может понадобиться и 15. Если речь идет о том, чтобы производительно обрабатывать металлы толщиной и 1, и 30 мм – установка мощностью 15 кВт перекроет практически любые потребности.
Алексей Коруков, ВНИТЭП
Советую использовать от 6 кВт и выше. Опыт показывает наибольшую эффективность 15 кВт лазера.
Сергей Смирнов, ЦК СПА
Если говорить о лазерной резке – 3-4 кВт, если о лазерной сварке – 15-20 кВт, для процесса лазерной наплавки – 3 кВт.
Насколько востребован в российском судостроении качественный рез, который дает лазерная резка?
Яков Певзнер, ИЛИСТ
Востребованность высокоточной лазерной резки будет неизбежно возрастать в процессе цифровой трансформации судостроительной отрасли.
Алексей Коруков, ВНИТЭП
Настолько, насколько российское судостроение заинтересовано в увеличении производительности и уменьшении себестоимости. По опыту знаю, судостроительные предприятия решают задачу создания максимального количества рабочих мест. Обычный ответ директора на предложения о сотрудничестве: а куда я рабочих дену? По поводу металлоемкости – предприятия не в рынке. Отсутствие конкуренции. Нет причин снижать себестоимость.
Сергей Смирнов, ЦК СПА
Вообще, учитывая малый размер пятна обработки во время сварки, это накладывает множество условий на процесс подготовки кромок перед сваркой (которые можно решить на этапе лазерной резки). Поэтому опыт показывает, что вначале организации приобретают лазерный источник для разделения материалов. После чего приобретается источник для соединения (сварки).
Денис Петрищев, Юнимаш НПО
Качественный шов, который позволяет получить лазерная резка, может серьезно повысить конкурентоспособность конечной продукции в судостроении. Точность вырезанных деталей снижает объем пригоночных работ при изготовлении корпусов, уменьшает, либо совсем исключает работы по зачистке кромок, дает возможность использовать сложные контуры реза для повышения жесткости и надежности конечных судовых конструкций.
Уходят ли в прошлое CO2-лазеры? В каких применениях газовые лазеры еще имеют преимущество или, по крайней мере, не уступают волоконным?
Сергей Смирнов, ЦК СПА
Да, уходят. При этом в некоторых моментах они еще выигрывают в процессе резки, в том числе и толстых материалов. Например, качественное разделение неметаллических изделий возможно исключительно с использование CO2 лазера.
Если сравнивать лазеры для резки металлов, то CO2 лазер дает более высокое качество реза, чем волоконные лазеры. Однако размер волоконных лазеров, простота и мобильность передачи излучения делают их более предпочтительными.
Яков Певзнер, ИЛИСТ
В области промышленной лазерной резки металлов намечается возрастающий интерес к применению волоконных лазеров. Основным сдерживающим фактором этого процесса на сегодняшний день является десятилетиями наработанная технологическая база с использованием СО2 лазеров.
Денис Петрищев, Юнимаш НПО
В металлообработке оптоволоконные лазеры уже занимают доминирующее положение. Главное преимущество газовых лазеров – раскрой неметаллов, но простота эксплуатации, надежность, минимальная стоимость обслуживания вывели волоконные лазерные источники в лидеры отрасли лазерной резки металлов.
На что стоит обратить внимание при выборе раскройного комплекса? На чем не стоит экономить?
Сергей Смирнов, ЦК СПА
Однозначно не стоит экономить на обрабатывающем инструменте (головке для лазерной обработки) и лазерном источнике. Нужно обращать внимание на локальное сервисное обслуживание и портфолио поставщиков. В противном случае клиент будет вечно решать вопросы средств производства вместо вопросов производства.
Яков Певзнер, ИЛИСТ
При выборе раскройного комплекса необходимо обращать внимание на следующие основные характеристики: мощность лазера, максимальные скорости и ускорения рабочих и холостых переходов, точность отработки траекторий и позиционирования, наличие сменных паллет, вспомогательных загрузчиков и систем съема изделий, степень автоматизации текущего технического обслуживания и, наконец, полноту технологических таблиц.
Следует отметить, что эффективность использования комплекса при массовом производстве очень сильно зависит от включения в логистическую цепочку автоматизированного склада заготовок и готовой продукции.
Денис Петрищев, Юнимаш НПО
Стоит смотреть на фактические, а не рекламные характеристики поставляемого оборудования, на фактический срок гарантии, на скорость и качество сервисного обслуживания, на референс-лист поставленного компанией оборудования.
Алексей Коруков, ВНИТЭП
На экономику. Необходимо иметь двух-трех поставщиков заготовок и устраивать конкуренцию. Опыт говорит, что предприятия часто используют свое оборудование неэффективно. Это относится ко всем странам.
Насколько важен параметр «ускорение» при выборе высокопроизводительного комплекса?
Рост скорости обработки ведет к необходимости ускорения других технологических операций. Способны ли ваша компания автоматизировать комплекс лазерной резки? Какие операции можно автоматизировать?
Алексей Коруков, ВНИТЭП
Мы это делаем много лет. Автоматизируем загрузку и разгрузку.
Яков Певзнер, ИЛИСТ
Институт лазерных и сварочных технологий СПбГМТУ не поставляет комплексы лазерной резки, но может помочь автоматизировать входной контроль материала, подаваемого на резку, как по химическому составу, так и по габаритам.
Денис Петрищев, Юнимаш НПО
Мы предлагаем нашим клиентам решения, позволяющие автоматизировать многие операции в процессе резки металла. Пневматические системы подачи и выгрузки листа, конвейер для сбора отходов, автоматические сменные столы, беспроводные штрих-кодовые системы для работы с заготовками – все это позволяет получить клиентам максимальное удобство и производительность.
Сергей Смирнов, ЦК СПА
Мы являемся компанией, которая с 70-х годов прошлого века производит высококачественный инструмент для лазерной обработки и средства автоматизации и контроля процессов лазерной обработки. Мы являемся одной из двух компаний в мире, которая производит головки для резки, работающие с излучением более 15 кВт.
Алексей Коруков, ВНИТЭП
Производительность, надежность, отличный сервис, технологическая поддержка. Наши станки работают в США, Тайване и т.д. Их покупают крупные компании Russel Metals, Legrand, Palfinger, NIBE, КамАЗ, «Иркут» и др.
Алексей Коруков, ВНИТЭП
Мы используем 15 кВт лазер, что значительно эффективнее 12 кВт. На некоторых толщинах – до четырех раз. По нашим оценкам и опыту, производительность одной раскройной машины составляет от 5 тыс. тонн в месяц.
Сергей Смирнов, ЦК СПА
Лазерные технологии на наших верфях уже используются, не в таких масштабах, конечно, но все идет к этому.
Яков Певзнер, ИЛИСТ
Основным препятствием для внедрения лазерных методов обработки в российском судостроении является высокая стоимость оборудования.
Денис Петрищев, Юнимаш НПО
Когда загруженность судостроительных заводов позволит им интенсивно вкладываться в современное технологичное оборудование. Лазерные раскройные комплексы имеют свои несомненные достоинства, и умение грамотно воспользоваться ими в судостроении даст заметную фору тому, кто сделает это первым.
Гиперболоиды инженера Правдина
НПК "Морсвязьавтоматика" давно известна на рынке оборудования связи и навигации. Пульты управления, метеорологические комплексы и другие системы компании можно встретить на океанографических и круизных судах, атомных ледоколах и президентском катере. Сегодня компания готовит целую серию новинок для судостроителей - аппараты лазерной очистки поверхности и ручной лазерной сварки. Наш разговор с главой "МСА" Андрианом Правдиным начался с истории создания компании.
Постепенно наращивая количество разработок, увеличивая объем производства мы развивались. Не обходилось без трудностей, которые решали, открывая новые направления деятельности. Например, в 2005 году не смогли найти поставщика корпусов для наших приборов, способного в разумные сроки и за адекватные деньги поставлять качественную продукцию. Так появилось металлообрабатывающее производство, сегодня это отдельная структура в рамках нашего предприятия.
Там обрабатывается листовой металл, создаются корпуса для тех продуктов, которые мы производим – пультов управления для судов, электрошкафов, различных приборов, плюс, выполняются заказы других компаний. Половина парковок в Петербурге оборудована корпусами нашего производства – это и паркоматы, и станции оплаты.
– И для этого металлообрабатывающего производства вы закупили китайские станки лазерной резки, которые стали часто выходить из строя?
– Мы купили не китайские, а российские два станка у, фактически, частных лиц. Это были представители одного из петербургских институтов, пообещавшие изготовить качественное оборудование. Мы поверили этим людям, но получили технику, которая не работала должным образом, и вдобавок остались без сервисного обслуживания.
– Это вылилось в создание еще одного направления деятельности?
– В судостроении ваши станки лазерного раскроя металла используются?
– На сегодняшний день лазерная технология слишком дорога для судостроительных предприятий. Мы поставили один или два станка на предприятия, которые занимаются малым судостроением, но для крупных заводов сегодня больше применима плазменная резка. Современные плазменные станки позволяют резать металл с высокой точностью и минимальной конусностью реза.
– Оборудование плазменной резки не пытались делать?
– До 2011 года мы производили и плазменные комплексы. Создавали совмещенные системы, когда на одном портале располагались и лазерные, и плазменные резаки, и таких гибридных машин мы выпустили порядка 10 штук, но потом все-таки сфокусировались на станках лазерного раскроя.
– В малом судостроении лазерная резка используется для работ с алюминием?
– Лазер способен резать достаточно широкий спектр материалов, включая все цветные металлы, алюминий, титан, сталь, а также пластики и текстолиты при определенных режимах и допущениях.
– Мощности лазеров растут, они становятся дешевле, в связи с этим сфера использования лазерной резки расширяется?
– На сегодняшний день мы закончили создание станка серии Lasercut Ultra с 20-киловаттным лазером. Это первый станок в России, имеющий такой мощный лазерный источник, достаточно дорогая пока технология, но она абсолютно себя окупает. Это высокие скорости резки, высокая производительность, новые технологические возможности для точной резки толстых металлов, высокоскоростная резка металлов средних толщин. Такое оборудование снижает себестоимость продукции и повышает конкурентоспособность предприятий.
Новый станок – совместный продукт с компанией IPG Photonics, мы планируем вывести его на иностранные рынки, поскольку конкуренция в этом сегменте не так велика. Надеемся, что это создаст новую нишу продаж для наших станков лазерного раскроя.
– Мощные лазерные раскройные комплексы – это, прежде всего, решения для серийного производства или узких специализированных ниш?
– На сегодняшний день, скорее, узкие ниши и, например, джобшопы, когда требуется нарезать какие-то детали под заказ. Для джобшопов мощный лазер – идеальное решение, он очень расширяет спектр возможностей. Станком такой мощности можно быстро резать материалы большого диапазона толщин и типов.
Мощные лазеры, высокопроизводительные станки снижают себестоимость продукции – к таким решениям стремится весь мир. Если десять-пятнадцать лет назад рынок в основной массе был готов покупать лазеры где-то до 500 Вт, то сегодня мощность выросла в шесть раз. Сейчас продаются станки 3-4 кВт, и мощность будет расти, а стоимость лазеров существенно снижаться.
– К чему приступили после освоения технологии лазерной резки?
Мы разрабатывали лазерную сварку в первую очередь для нашего судостроения. Обычные сварочные полуавтоматы или TIG-сварка оказывают большое термическое воздействие на металл, а лазерное сварочное оборудование от этого недостатка избавлено.
Мы разрабатываем это решение с начала года. Первые аппараты LaserWeld уже находятся в опытной эксплуатации, мы получаем рекомендации и отзывы, вносим изменения в конструкцию и планируем до конца этого года представить рынку готовый продукт.
– Можете привести подробности?
– Обширная информация уже представлена на нашем сайте. Следующее лазерное оборудование, к которому мы приступили, окунувшись в судостроение – лазерная очистка поверхности. Нагар, окислы, образуемые при сварке алюминия, в классическом варианте счищают металлической или кордщеткой, но мы столкнулись с тем, что идеально вычистить этот нагар из всех сварочных пор невозможно. Это способен сделать лазер, и мы разработали установку для лазерной очистки поверхности, создали опытный образец, оттестировали его на нашем производстве. Сегодня работаем над следующей версией.
Это будет установка с новым лазерным источником, который разрабатывается совместно с НТО "ИРЭ-Полюс". Ее будет отличать увеличенная мощность и судовая специализация. Мы столкнулись с тем, что лазерная зачистка имеет универсальный характер. При малом уровне мощности она позволяет очистить страницу книги от чернил, не повреждая бумаги. С ее помощью можно сдирать ржавчину и краску с окрашенных поверхностей. Прекрасно работает с камнем, убирает граффити, грязь. Способна стирать надписи с асфальта, которые особо талантливые люди любят наносить, и клей с остановок и столбов, оставшийся от объявлений.
Эту технологию мы создавали под судостроение, но она оказалась очень интересна и для других сфер. В ближайшее время будем демонстрировать опытный образец правительству Санкт-Петербурга и надеемся, что город заинтересуется этой технологией. Абсолютно мобильная история, аппарат весит порядка 45 кг с достаточно длинным кабелем и самым настоящим лазерным пистолетом – с большим объективом и курком.
– Пора уже браться за сосули.
– Для сосулек мы придумали другую технологию с использованием солнечных панелей, мы ее тестируем уже второй год.
– На какие ниши рассчитаны ваши станки лазерного раскроя?
– Действительно, сам лазерный источник мы не производим, работаем в партнерстве с российским подразделением IPG Photonics, предприятием "НТО "ИРЭ-Полюс". Наше партнерство с ними достаточно глубокое, мы даже в некоторой степени участвуем в разработке новых лазеров для специализированных применений, но сами не производим эти источники. По оценке Минпромторга, наш станок на 73% состоит из собственных комплектующих. Помимо станины и кабинетных защит, мы создаем линейные моторы, контроллеры движения, электронику, ЧПУ с мониторами тоже нашего производства. На станках устанавливается собственный софт с дистанционной диагностикой и электронной сервисной книжкой, плюс мы производим чиллеры, лазерные оптические резаки, коллиматорные системы и вспомогательные расходные материалы.
– Насколько доступно ваше оборудование лазерного раскроя, и используете ли вы механизмы лизинга?
– Безусловно, применяем этот вариант. Лазерное оборудование достаточно дорогостоящее, и мало предприятий способно единовременно выделить из своего оборота такие средства. Поэтому мы совместно с партнерами разработали специальные программы лизинга с минимальной ставкой, в частности, это программа с Росбанком, Порядка 70% производимого оборудования продаем в лизинг на срок до 7 лет. Мы гарантируем лизинговым компаниям обратный выкуп техники, вследствие этого, они снижают свои риски и уменьшают процентную ставку. Для наших клиентов – это существенный плюс.
– Вы уже делали попытки экспортировать свою продукцию?
– Поставляем оборудование в страны бывшего Советского Союза – Белоруссию, Казахстан, Азербайджан, но в дальнее зарубежье пока не стремимся экспортировать, т.к. загружены полностью внутренними заказами. Для расширения производства достраиваем новый завод, и, не исключено, что в ближайший год уже сможем говорить о полноценном выходе на западные рынки.
Лазерный мир
Современный этап развития судостроения диктует применение более надежных и эффективных методов сварки. Инновационные технологии предлагают не только ведущие мировые компании, но и отечественные производители.
Повышение качества сварных деталей и конструкций в судостроении приобрело актуальное значение в связи с выполнением предприятиями отрасли новых заказов, основными среди которых являются оборонные. Поэтому вырос интерес к разработкам новых видов оборудования.
Аналитики считают, что сегодня конечным потребителям требуется все более высокое качество продукции и улучшенные рабочие характеристики. Востребованы также и всевозможные инновации, что в наибольшей степени относится к сварочным технологиям. В процессе соединения материалов важную роль играют, с одной стороны, высокая скорость сварки в сочетании со снижением деформации, а с другой – хорошая способность к перекрытию зазора.
ТРАДИЦИИ ПЕРЕРОСЛИ В ИННОВАЦИИ
Поставщиками инновационных решений для судостроительных компаний, в том числе и в Санкт-Петербурге, являются, в частности, Технологический центр «ТЕНА» и «Инженерный и технологический сервис» («ИТС»). Специалисты этих компаний проводят исследования рынка и находят технологии, которые необходимы на определенных стадиях развития кораблестроения.
«ИТС» уже давно поставляет стандартные сварочные установки на крупнейшие заводы судостроительной отрасли. В компании сделали вывод, что самой распространенной на сегодняшний день является универсальная сварочная мультисистема ВД-506ДК, которая применяется для всех видов сварки, включая механизированную, аргонодуговую и ручную дуговую. Но поскольку установка выпускается с конца 1990-х годов, то элементы системы устарели. В связи с этим предприятие инициировало выпуск более совершенных новых видов систем, среди которых наибольшую популярность получили аппараты традиционной сварки ВДУ-1250 и ВДУ-800, оснащенные новыми сварочными тракторами АДФ-1000.
Специалисты Технологического центра «Тена», в свою очередь, считают, что в ближайшие годы более широкое применение получит технология сварки лазерным лучом и технология GMAW. При этом новые возможности обеспечит сочетание двух этих технологий при использовании различных источников лазерного излучения. Для анализа возможностей гибридной сварки была выбрана технология LaserHybrid со сварочным трактором совместно с системой отслеживания шва для выполнения длинных линейных швов. Поставщиком высокомощных лазерных установок мощностью до 10 кВт является американская компания IPG Photonics.
Лазерная сварка, подчеркивают специалисты, имеет огромный потенциал использования благодаря высокой скорости, низкой деформации и простоте автоматизации. Применение гибридной технологии сварки GMAW-Laser улучшает способность к перекрытию зазора, что обеспечивает преимущества при широком зазоре.
Технология дуговой сварки характеризуется гораздо более низкой плотностью энергии и более низкой скоростью сварки, однако создает фокальное пятно большего диаметра на поверхности заготовки. Объединив обе технологии, можно добиться полезного комбинированного эффекта. Гибридная технология позволяет использовать нестандартные решения и уменьшать затратность работ в судостроительной отрасли благодаря в том числе снижению требований к точности заготовок.
Другим передовым методом является использование углекислотного лазера. Высокая квантовая эффективность углекислотного лазера обеспечивает КПД до 20%, его преимущества – относительная простота технической реализации и масштабируемость. Для углекислотных лазеров характерна также высокая выходная мощность.
Популярно среди производителей оборудование для плазменной резки и сварки немецкой компании Kjellberg Finsterwalde, являющейся традиционным поставщиком сварочного и сопутствующего оборудования для судостроения.
ОТВЕТ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ
Отечественные ученые и производители также предлагают новейшие решения в сфере сварки. Например, в АО «Центр технологии судостроения и судоремонта» («ЦТСС») разработано несколько инновационных технологий и оборудования. Серийно выпускаемые машины лазерной резки «Ритм-Лазер», как и все подобное оборудование, созданы на модульном принципе и оснащаются под требования заказчика волоконными источниками различной мощности.
Также в «ЦТСС» создан роботизированный комплекс для автоматической резки и лазерно-дуговой сварки корпусных конструкций из судостроительных сталей толщиной до 20 мм и алюминиевых – до 8 мм. Кроме этого, разработан роботизированный комплекс для лазерной сварки, оснащенный двумя съемными оптическими головками, позволяющими выполнять принципиально разные технологические операции. Специализированная головка для сварки в труднодоступных местах благодаря возможности фокусировать лазерный луч перпендикулярно внутренней поверхности цилиндрических изделий позволяет выполнять сварку внутренних швов.
Роботизированный лазерный комплекс
Еще один роботизированный лазерный комплекс для обработки промышленных материалов с использованием волоконного лазера – технологический комплекс, оснащенный волоконным лазером, – смонтирован на производственной базе ООО «СП «Лазертех». В его разработке принимали участие специалисты СПб ИТМО, ООО «Лазерный центр», ЛРСЗЦ.
Технология волоконных лазеров, по мнению разработчиков оборудования, имеет несколько преимуществ. Диаграмма направленности излучения волоконного лазера мощностью 4 кВт составляет 0,5 кв. м по сравнению с 11 кв. м для стандартного лазера Nd:YAG с ламповой накачкой, и при этом данный тип лазера не требует системы охлаждения. Высокий электрический КПД позволяет снизить эксплуатационные расходы.
Специалисты отмечают, что механически переносить опыт применения традиционных лазеров на волоконные нельзя. Поэтому важное значение имеет восполнение дефицита информации о технологических комплексах с применением новых лазеров.
Разработки лазерных комплексов с волоконными лазерами в России
В России разработку и выпуск комплексов с волоконными лазерами ведет ряд известных компаний, среди которых «ВНИТЭП» (Дубна), «НИИ ЭСТО ‒ Лазеры и аппаратура ТМ» (Зеленоград), НПФ «ТЕТА» (Москва), «Лазерный центр» (Санкт-Петербург), НПК «Рапид» (Воронеж). Но специалисты обращают внимание на то, что предлагаемое ими оборудование портального типа и предназначено только для резки. Для сварки используется установленный в Лазерном центре Московского инженерно-физического института совместно с НТО «ИРЭ-Полюс» комплекс с роботом фирмы Moto-man, волоконным лазером 10 кВт и сварочной ячейкой Flex Lase Cell фирмы Wayne Trail Technology (США).
Универсальное оборудование, позволяющее быстро переходить от раскроя лучом волоконного лазера трехмерных изделий к операциям лазерной сварки или лазерной наплавки, в России не представлено. Своими разработками отечественные производители стараются ликвидировать отставание.
Читайте также: