激光切割廠家在船舶上的應(yīng)用與前景

平面激光切割技術(shù)自問世以來，便受到了社會(huì)的廣泛關(guān)注，被稱為二十世紀(jì)的四大發(fā)明之一。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，激光技術(shù)的應(yīng)用也在不斷發(fā)生轉(zhuǎn)變。近些年來，激光器的功率不斷提升，其應(yīng)用也逐漸向重型工業(yè)制造領(lǐng)域滲透。而在船舶制造業(yè)中，激光切割、焊接、清洗工藝已經(jīng)開始取締一些舊有工藝，延鴻激光對(duì)整個(gè)造船產(chǎn)業(yè)帶來了一定影響。目前，歐美及日本主要的大型船廠已大量采用激光加工技術(shù)。

激光切割在船舶工業(yè)中的應(yīng)用

激光切割廠家船舶行業(yè)對(duì)船體分段轉(zhuǎn)配精度的要求非常高，構(gòu)架轉(zhuǎn)配的間隙必須控制在1mm范圍以內(nèi)。在以往，金屬激光切割船舶制造企業(yè)一般采用等離子切割對(duì)肋板下料，為了保證裝配間隙達(dá)標(biāo)，在肋板上均設(shè)置了修割余量，需要在現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)進(jìn)行實(shí)地手工修割，最后得到的修割的質(zhì)量參差不齊。手工修割會(huì)導(dǎo)致割縫內(nèi)殘留氧化物，同時(shí)，也增加了裝配的工作量，延長(zhǎng)了裝配周期，致使整個(gè)分段建造周期大幅延長(zhǎng)。

目前，在船舶行業(yè)中，船體板材零件的下料方式主要有火焰切割、等離子切割、剪切加工以及激光切割幾種。相對(duì)于激光切割，其他的切割方式在許多方面存在不足，比如火焰切割與等離子切割會(huì)導(dǎo)致割縫寬、切割精度差，容易產(chǎn)生有害氣體，對(duì)環(huán)境造成的污染較大等問題。而通過激光切割的船用鋼板，割縫質(zhì)量好，切口面垂直性好，無掛渣，氧化層薄，表面光滑，無需二次加工，可直接焊接，且熱變形小，曲線切割精度高，有效減少配合工時(shí)，實(shí)現(xiàn)無障礙切割高強(qiáng)船板。

早在1992年，Vosper Thornycroft船廠在歐洲率先使用激光切割設(shè)備。而后，歐洲各國(guó)船廠紛紛安裝用于焊接和切割的成套設(shè)備。在美國(guó)，Bender 船廠則是第一家使用高功率激光切割設(shè)備的船廠，1999年Bender使用6KW的Tanaka LMX Ⅲ激光器，在制造成本和質(zhì)量上取得了巨大進(jìn)步。

近些年來，“精密造船”和”快速造船”成為船舶制造業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，激光切割技術(shù)得到了快速發(fā)展。船舶制造業(yè)主要以鋼板原料為主，使用激光對(duì)板材進(jìn)行切割，可以代替一些需要大型模具沖切的加工方法，大大縮短生產(chǎn)周期，同時(shí)降低加工成本。采用激光切割機(jī)下料取消了裝配余量，消除了現(xiàn)場(chǎng)修割的現(xiàn)象，減少了人工和板材浪費(fèi)，構(gòu)架裝配速度明顯加快，裝配質(zhì)量提升顯著。

雖然激光切割優(yōu)勢(shì)明顯，在應(yīng)用方面也存在許多問題。目前，在國(guó)內(nèi)的船舶行業(yè)中，激光切割并未占據(jù)主導(dǎo)地位。主要原因在于激光切割成本相比傳統(tǒng)切割方法更高；激光切割的大型設(shè)備不適合船舶行業(yè)的制造特點(diǎn)，如現(xiàn)場(chǎng)施工、分段作業(yè)、工作環(huán)境復(fù)雜等等；激光切割在效率方面并沒有明顯優(yōu)勢(shì)，尤其是船舶行業(yè)對(duì)于厚板的切割；激光設(shè)備維護(hù)復(fù)雜，對(duì)工人要求高、維護(hù)成本高等。

激光焊接在船舶工業(yè)中的應(yīng)用

自進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，先進(jìn)制造技術(shù)的蓬勃發(fā)展，對(duì)船舶焊接技術(shù)的發(fā)展提出了更高要求，使船舶焊接技術(shù)在廣度和深度方面均產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。新鋼材、新焊材、新焊接工藝、新焊接設(shè)備不斷出現(xiàn)，對(duì)船舶焊接技術(shù)產(chǎn)生了巨大影響。

在激光焊接技術(shù)發(fā)展初期，大多是對(duì)薄壁材料進(jìn)行低速焊接。隨著更高功率激光器的不斷面世，激光焊接的應(yīng)用逐漸向重工業(yè)領(lǐng)域滲透。相較于傳統(tǒng)的焊接工藝，激光焊接工藝擁有諸多優(yōu)勢(shì)，比如，可以進(jìn)行更加精準(zhǔn)深入的焊接；船體構(gòu)件配合好，能夠迅速形成型材；對(duì)焊接環(huán)境的要求更低，不需要在真空或者稀有氣體環(huán)境中作業(yè)；焊接更靈活，可以避免近距離接觸，使得施工安全性得到更好的保障。

隨著焊接方法、工藝和設(shè)備的穩(wěn)步發(fā)展，大型艦船制造方法逐漸實(shí)現(xiàn)由鉚接到焊接的變革。從早先的氣焊、電弧焊，發(fā)展到如今的激光焊。造船技術(shù)的不斷發(fā)展，帶動(dòng)了造船材料和船舶設(shè)計(jì)的重大變化。隨著激光設(shè)備的不斷提升和工藝的完善，激光焊接將在船舶制造商得到更多應(yīng)用。

激光清洗技術(shù)在船舶上的應(yīng)用

船舶在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用后，船體容易出現(xiàn)老化、腐蝕等現(xiàn)象。因此，需要一些工藝對(duì)船體進(jìn)行翻新處理。傳統(tǒng)方式是采用噴砂工藝進(jìn)行處理，近年來，激光清洗技術(shù)在這方面顯現(xiàn)出很大應(yīng)用潛力。

雖然，目前的噴砂工藝相對(duì)成熟，效率較高，但仍有其技術(shù)缺陷，比如在預(yù)處理的毛化度上是超標(biāo)的。在豪華郵輪等高端船舶上無法使用噴砂工藝，其對(duì)環(huán)境的造成的污染，以及給長(zhǎng)期從事噴砂作業(yè)的工人身體帶來的傷害也不容小覷。噴砂工藝污染嚴(yán)重，不符合國(guó)家環(huán)保政策的要求和國(guó)民利益。而且，除了鋼砂之外，該項(xiàng)作業(yè)對(duì)水、電力和人工的消耗也極大。

目前，在國(guó)家大力推進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的大背景下，先進(jìn)激光清洗技術(shù)愈加受到重視。相較于噴砂、化學(xué)藥劑清洗、機(jī)械打磨等傳統(tǒng)清洗方式，激光清洗擁有對(duì)基底無損傷，微米級(jí)精準(zhǔn)控制，節(jié)能環(huán)保等眾多優(yōu)勢(shì)，將在工業(yè)領(lǐng)域取締一些傳統(tǒng)清洗方式。

這種新型清洗技術(shù)在飛機(jī)、艦船、橋梁等大型裝備領(lǐng)域，以及飛機(jī)零部件、電氣產(chǎn)品等精密部件精確除漆領(lǐng)域擁有非常廣闊的前景。目前，激光清洗市場(chǎng)尚處于培育階段。不論是從環(huán)保方面來講，還是技術(shù)更新以及未來的實(shí)際操作方面來講，噴砂工藝都終將被先進(jìn)技術(shù)所取代。而激光清洗技術(shù)被認(rèn)為是目前最可靠、最有效的解決辦法。

激光切割廠家除了船舶之外，港口機(jī)械、石油平臺(tái)以及集裝箱等船舶相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，也需要進(jìn)行大量的噴砂作業(yè)。在未來，這些作業(yè)很有可能逐步被更環(huán)保、人性化的激光清洗所取代。

展望未來

2017年年底，中國(guó)造船業(yè)全年新接訂單量超越了韓國(guó)，躍居全球第一。但是，中國(guó)在船用設(shè)備領(lǐng)域研發(fā)投入嚴(yán)重不足，造船過程的綠色技術(shù)還比較落后，高端造船能力與日韓仍有差距。目前鋁合金材料逐漸成為運(yùn)輸機(jī)械制造的關(guān)鍵材料，全鋁結(jié)構(gòu)船顯示出良好的發(fā)展遠(yuǎn)景，配合先進(jìn)的激光制造技術(shù)，展示了無窮發(fā)展?jié)摿Α?/p>