A tecnologia de processamento a laser Penta capacita a indústria de construção naval inteligente da China

Jan 11, 2024

Fronteiras

Com o desenvolvimento dos tempos, a tecnologia de construção naval tem sido continuamente melhorada, e os materiais de construção naval e o design dos navios também sofreram mudanças ao longo do tempo. O "Plano de Desenvolvimento de Médio e Longo Prazo para a Indústria da Construção Naval", aprovado e divulgado pelo Conselho de Estado, estabelece claramente os princípios orientadores e os objetivos de desenvolvimento da indústria. Os princípios orientadores são aprofundar as reformas, acelerar o desenvolvimento e aderir a um novo caminho de industrialização; melhorar as capacidades independentes de pesquisa e desenvolvimento e as capacidades de suporte de equipamentos navais, aumentar a competitividade central da indústria de construção naval; "introduzir" e "tornar-se globais" simultaneamente, as empresas de construção naval devem concentrar-se na introdução e digestão de equipamentos modulares, soldadura eficiente, corte e outras tecnologias-chave de construção naval e tecnologias modernas de gestão de produção de construção naval.

A tecnologia de corte a laser tem sido continuamente desenvolvida e progredida com o avanço dos tempos, e a potência do laser também aumentou dos 500W e 1kW iniciais para os atuais 30kW e 40kW. A razão pela qual o corte a laser pode se desenvolver vigorosamente é que ele tem vantagens que o corte tradicional não pode substituir, como boa qualidade de corte, velocidade de corte rápida, segurança e livre de poluição, e uma ampla variedade de materiais que podem ser cortados. Geralmente é aplicado em diversos setores, como aeroespacial, construção naval, decoração de móveis, equipamentos médicos, máquinas agrícolas e indústria automotiva.

Como uma tecnologia de soldagem avançada, a soldagem a laser tem as vantagens de alta eficiência de soldagem, boa qualidade de soldagem e menor consumo de materiais de soldagem. Para chapas de espessura média, a soldagem híbrida arco-laser, como uma tecnologia de soldagem avançada atualmente, está sendo aplicada em indústrias como aeroespacial, transporte ferroviário, máquinas de construção e estruturas de aço.

Como uma nova tecnologia de tratamento de superfícies metálicas, a limpeza a laser também está sendo gradualmente aplicada à produção industrial. A limpeza a laser pode remover tinta, ferrugem, filme de óxido metálico pré-soldagem, camada de óxido pós-soldagem e outros contaminantes da superfície metálica.

Como iniciador da "Tecnologia e equipamento chave para soldagem híbrida a laser-arco de placas de espessura média" no âmbito do projeto de pesquisa e desenvolvimento do Plano Vanguard da província de Zhejiang, Penta A Laser propõe uma solução abrangente para corte e soldagem eficientes na indústria de construção naval.

 

1.Solução global de corte e soldagem a laser na construção naval

Penta A Laser combina o uso de soldagem híbrida arco-laser em estaleiros estrangeiros, como Meyer Werft e Blohm+Voss, bem como em estaleiros nacionais como CIMC Raffles, para propor esta solução geral. A solução geral adota uma operação de pipeline, incluindo módulos para processamento de materiais, corte a laser de placas de navios, corte a laser de vigas T e placas de alma, soldagem por arco a laser de componentes de placas de navios, soldagem híbrida por arco a laser de vigas T e laser soldagem de canto híbrida por arco de placas de navios e vigas T.

 

1.1 Módulo de processamento de materiais

O módulo de processamento de material inclui um sistema automatizado para "entrada de material-descontaminação-detonação-alinhamento-revestimento-transporte" das placas. Este módulo é projetado com automação, permitindo que as placas se movam na linha de montagem para pré-processamento. Reduz a necessidade de levantamento e transporte das placas, economizando mão de obra e recursos.

 

1.2 Módulo de corte a laser de placa de navio

A indústria de construção naval utiliza principalmente chapas de aço, e as necessidades de corte vêm principalmente de chapas navais e componentes de vigas em T. Esta solução adota PentaA máquina de corte a laser de grande formato da série BULL, que pode expandir o alcance de corte em até 20 metros de largura e 60 metros de comprimento, atendendo à maioria dos requisitos de corte de chapas.

As placas de aço obtidas por corte a laser apresentam boa qualidade de costura de corte, boa perpendicularidade da superfície de corte, sem suspensão de escória, fina camada de óxido, superfície lisa e sem necessidade de processamento secundário. Eles podem ser soldados diretamente com deformação térmica mínima. A alta precisão do corte curvo reduz o tempo de montagem e consegue um corte sem obstáculos de placas de precisão para navios.

Além disso, as máquinas de corte a laser apresentam vantagens significativas no processamento de chapas de espessura média. A velocidade de corte é mais rápida em comparação com o corte a plasma tradicional e, à medida que a potência aumenta, a velocidade de corte de placas de aço carbono variando de 10 mm a 50 mm aumentará continuamente. Da mesma forma, à medida que a potência aumenta, a espessura máxima de corte das chapas de aço carbono também aumenta.

 

1.3 Módulo de soldagem composto por arco a laser de placa de navio

A soldagem tradicional de placas de navios geralmente usa soldagem com proteção de gás e métodos de soldagem por arco submerso. Para chapas mais espessas, é necessário chanfrar e realizar soldagem multicamadas e multipasses. Para determinadas posições da placa naval, devido à sua espessura, ela precisa ser invertida após a conclusão da soldagem frontal. O processo de fabricação é complicado e requer uma grande quantidade de mão de obra e recursos.

Para soldagem composta por arco a laser, a soldagem de um lado e a formação de dois lados podem ser obtidas sem chanfrar a placa espessa. A velocidade de soldagem geralmente pode atingir 1,2 m/min ou até mais, e a eficiência de soldagem é de 5 a 8 vezes a dos métodos de soldagem tradicionais. Após a soldagem, a placa tem melhor efeito de formação e não requer processamento secundário da costura de solda.

No módulo de soldagem composto por arco a laser de placa de navio, a TAN Laser propôs uma solução para soldagem composta por arco a laser de pórtico duplo em grande escala. O pórtico duplo serve como mecanismo de movimento da cabeça de soldagem composta e também atua como suporte de fixação. Na posição central do pórtico duplo, uma fresa de disco é instalada para realizar a usinagem da face final da placa transportada, evitando que a camada de óxido de corte contamine a poça de fusão e afete a qualidade da soldagem.

Ao mesmo tempo, um cabeçote de limpeza a laser é instalado na frente do cabeçote de soldagem composto a laser para remover a tinta da superfície na posição da junta, evitando que a tinta afete o processo de soldagem.

 

Módulo de soldagem composto por arco laser com feixe de 1,4 T

A soldagem por feixe T tradicional geralmente usa uma combinação de máquina de soldagem e correção, com arco submerso ou soldagem de blindagem dupla como fonte de calor. A velocidade de soldagem é geralmente de 0,3-0,5m/min, exigindo soldagem simultânea em ambos os lados. Também consome uma grande quantidade de fio e fluxo de soldagem. A viga T acabada frequentemente sofre deformações significativas, com baixa eficiência de correção.

Com base nesta condição de trabalho, a TAN Laser desenvolveu uma máquina especializada para soldagem de compostos por arco laser T Beam. A estrutura principal desta máquina é semelhante à das tradicionais máquinas de solda angular combinadas. Ele utiliza fontes duplas de calor de laser e arco. As fontes duplas de calor podem melhorar a eficiência da soldagem e reduzir a entrada de calor na costura de solda.

 

1.5 Módulo de soldagem composto por arco laser de placa de navio e feixe T Os métodos tradicionais de soldagem de placa de navio e ângulo de feixe T envolvem emparelhamento manual, soldagem por pontos e soldagem contínua usando um carrinho. Comparado às tecnologias avançadas de soldagem no exterior, este modo de produção está desatualizado, resultando em grandes deformações de soldagem e baixa eficiência de produção.

Em resposta a isso, a TAN Laser propôs uma solução de soldagem de ângulo composto de placa de navio e arco laser T Beam. Esta solução utiliza fontes duplas de calor de laser e arco. O laser incide em um pequeno ângulo na costura de solda entre a placa do navio e o feixe T. A costura de solda completa consegue soldagem de um lado com formação de dupla face. Comparado à soldagem a arco tradicional baseada em carrinho, este método melhora a eficiência da produção em 5 a 8 vezes e reduz o consumo de material de soldagem em mais de 3 vezes, tornando-o a melhor alternativa aos métodos de soldagem tradicionais.

Concluindo, a TAN Laser pode fornecer uma solução completa desde o corte do material até a soldagem e montagem. Como empresa controlada por estrangeiros, a tecnologia da TAN Laser é internacional, enquanto seus equipamentos são produzidos internamente e seus serviços são localizados. A concorrência cada vez mais acirrada leva o mercado a exigir melhorias nos processos de fabricação inteligentes da construção naval, segurança, confiabilidade e qualidade dos materiais de construção naval. As tecnologias tradicionais de corte e soldadura na construção naval serão inevitavelmente substituídas por novas tecnologias. O laser é conhecido como a “faca mais rápida”, a “régua mais precisa” e a “luz mais brilhante”. Devido à sua alta precisão e eficiência, a tecnologia laser desempenhará, sem dúvida, um papel crucial no processo de fabricação inteligente da construção naval, seja para corte plano ou soldagem.

 

2. Aplicação da tecnologia de limpeza a laser na construção e reparo naval

A tecnologia de limpeza a laser é uma técnica altamente promissora e importante que está mudando gradualmente a proteção ambiental industrial. Nos últimos anos, a China tem políticas de proteção ambiental cada vez mais rigorosas, levando a um rápido crescimento na procura de limpeza a laser no mercado.

A limpeza a laser é o processo de remoção de material de uma superfície sólida (ou às vezes líquida), irradiando-a com um feixe de laser. Com baixo fluxo de laser, a energia do laser absorvida aquece o material e faz com que ele evapore ou sublime. Com alto fluxo de laser, o material normalmente se converte em plasma.

Em comparação com métodos de limpeza tradicionais, como limpeza por fricção mecânica, limpeza por corrosão química, limpeza por impacto poderoso líquido-sólido e limpeza ultrassônica de alta frequência, a limpeza a laser tem vantagens significativas:

A limpeza a laser é um método de limpeza ecológico que não requer o uso de quaisquer agentes químicos ou líquidos de limpeza. Os resíduos gerados na limpeza a laser são principalmente pó sólido, que possui pequeno volume, é fácil de armazenar e pode ser reciclado, combatendo de forma eficaz a poluição ambiental causada pela limpeza química.

Os métodos de limpeza tradicionais envolvem frequentemente a limpeza por contacto, que aplica forças mecânicas à superfície do objecto a ser limpo, causando danos à superfície ou deixando meios de limpeza presos à superfície, resultando em poluição secundária. A limpeza a laser resolve esses problemas por meio de sua natureza não abrasiva e sem contato.

O laser pode ser transmitido através de fibras ópticas e combinado com sistemas robóticos, permitindo operações convenientes a longa distância e permitindo a limpeza de áreas de difícil acesso através de métodos tradicionais. Isso garante a segurança do pessoal, especialmente em ambientes perigosos.

A limpeza a laser pode remover vários tipos de contaminantes das superfícies de diferentes materiais, alcançando uma limpeza que os métodos de limpeza convencionais não conseguem alcançar. Ele também pode limpar seletivamente poluentes específicos na superfície do material sem danificar o material subjacente.

A limpeza a laser é altamente eficiente e economiza tempo.

No processo de construção e reparo naval, muitas vezes há necessidade de remoção de ferrugem e remoção de tinta em grande escala em superfícies de aço. A limpeza a laser, com suas vantagens de processamento, pode substituir os métodos tradicionais, como polimento mecânico ou jato de areia com água. Ao ajustar parâmetros como potência e frequência do laser, os pontos de limpeza desejados podem ser removidos com eficácia, protegendo o material de base contra danos do laser. A largura de digitalização pode ser ajustada de acordo com a superfície de limpeza, garantindo a precisão da área de limpeza. Além disso, o laser, como fonte de energia limpa, pode prevenir eficazmente doenças profissionais entre os trabalhadores, e medidas eficientes de remoção de poeira podem minimizar a poluição.

No geral, a tecnologia de limpeza a laser oferece inúmeras vantagens e é uma solução altamente eficaz e eficiente para diversas necessidades de limpeza em processos de construção e reparo naval.

 

3. Resumo

A mecanização, a automação e a soldagem a laser são tendências importantes na indústria de construção naval e, com o desenvolvimento da tecnologia de soldagem a laser e o aumento da troca de informações, essa tendência se tornará cada vez mais proeminente. Desde 2018, Penta A Laser investiu uma quantidade significativa de mão de obra e recursos em corte a laser 3D, soldagem, corte de tubos a laser e máquinas de corte em grande escala, alcançando resultados perceptíveis. Os produtos amadureceram e estão sendo instalados em lotes no mercado. Em particular, na área da soldadura a laser, a empresa contratou especialistas técnicos da Alemanha e Itália, o que nos permitiu melhorar a nossa tecnologia de soldadura para um nível de liderança na China. A partir de 2019, Penta A Laser tem produzido continuamente equipamentos portáteis de soldagem a laser, com mais de mil unidades aplicadas e exportadas para mercados internacionais.

Estamos constantemente inovando para fornecer soluções eficientes e da mais alta qualidade para as necessidades globais da indústria.

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