1.1 Laserkeevitus on tööstusharu keskteel, millel on paremad kasvuväljavaated kui lõikamisel ja märgistamisel
Laserkeevitusseadmedasub tööstusahela keskosas. Laseritööstuse ahela ülesvoolu kuuluvad optilised materjalid, optilised komponendid ja seadmed, mehaanilised osad jne. Keskvoolu moodustavad laserid ja laserseadmed. Laserid on laserseadmete põhikomponendid ning lasertöötlusseadmed hõlmavad peamiselt laserlõikust, laserkeevitust ja lasermärgistusseadmeid. Allavoolu valdkondade hulka kuuluvad peamiselt liitiumakud, pooljuhid, fotogalvaanika, tarbeelektroonika jne.
Laseriturul on tohutu potentsiaal, kusjuures kiudlaserid domineerivad rakendustes, samas kui tahkislaserid sobivad peeneks mikrotöötluseks. Laser Focus Worldi statistika kohaselt kasvas ülemaailmse laserituru maht 13,07 miljardilt dollarilt 2017. aastal 16,01 miljardi dollarini 2020. aastal, kusjuures aastane kasvumäär oli 13,37%. Võrdluseks, Hiina laseriturg kasvas 6,95 miljardilt dollarilt 2017. aastal 10,91 miljardi dollarini 2020. aastal, kusjuures aastane kasvumäär oli 16,22%. Aastatel 2017–2020 tõusis Hiina osakaal ülemaailmsel laseriturul 53,2%-lt 68,1%-le. 2020. aastal moodustasid tööstuslaserid 32,2% ülemaailmsest laseriturust, muutes tööstussektori peamiseks allavoolu rakenduseks. Võimenduskeskkonna järgi liigitatakse laserid peamiselt kiudlaseriteks, tahkislaseriteks (välja arvatud kiudlaserid), vedeliklaseriteks ja gaaslaseriteks. 2020. aastal moodustasid kiudlaserid 52,7% ja tahkislaserid 16,7%tööstuslikud laserrakendusedvastavalt, kusjuures tööstuslikus kasutuses domineerivad kiudlaserid. Võrreldes kiudlaseritega on tahkislaseritel eelised, näiteks suur tippvõimsus ja väikesed kuummõjutsoonid, mis muudab need sobivaks peeneks mikrotöötluseks.
Nii YAG-laseritel kui ka kiudlaseritel on oma tugevused. YAG-laserid on tahkislaserid YAG-kristallmaatriksiga. Nende eeliste hulka kuuluvad: 1) võimalus samaaegseks või ajaliselt jagatavaks mitmepunktiliseks keevitamiseks; 2) suur tippvõimsus, mis sobib punktkeevituseks; 3) madal hind, mis pakub kulueelist jne. Võrreldes kiudlaseritega on YAG-laseritel teatud erinevused kiire kvaliteedis ja fotoelektrilise muundamise efektiivsuses. Kiudlaserite madala tippvõimsuse tõttu pole neil aga keevitamisel YAG-laserite ees olulisi eeliseid. Sõltuvalt konkreetsetest rakendusstsenaariumidest saab nii YAG- kui ka kiudlasereid kasutada akutoitel keevitamisel.
Lõikamine, keevitamine ja märgistamine on tööstuslaserite peamised allavoolu rakendused. 2020. aastal moodustasid lõikamine, keevitamine ja märgistamine vastavalt 40,62%, 13,52% ja 12,6% laserrakenduste turust. Pärast kiiret kasvu aastatel 2014–2017 seisavad laserlõikusseadmed nüüd silmitsi tiheda hinnakonkurentsiga kasvavate konkurentide tõttu. Märgistamine on küps laserrakendus, millel on suhteliselt stabiilne turg. Kasutades ära tõusukäeshoitav laserkeevitusja allavoolu akude kõrge õitsengu tõttu eeldatakse, et keevitusrakenduste kasv jätkub järgmistel aastatel kiiresti.
Võrreldes lõikamise ja märgistamisega on laserkeevitamisel kõrgemad tehnilised nõuded. Laserkeevituse arendusajalugu on lühem kui laserlõikusel ja -märgistusel ning ka selle protsessi keerukus on suurem. Laserlõikusel ja -märgistusel kasutatakse lasereid materjalide pinna või üldise struktuuri hävitamiseks, laserkeevituses aga lasereid materjalistruktuuride sulatamiseks ja taastamiseks. Materjali taastamine nõuab laseritele ja töötlemistehnikatele kõrgemaid standardeid võrreldes lihtsa konstruktsiooni hävitamisega.
Võrreldes traditsioonilise keevitusega on laserkeevitamisel olulisi eeliseid. Võrreldes traditsioonilise takistuskeevituse, kaarkeevituse ja elektronkiirkeevitusega pakub laserkeevitus selliseid eeliseid nagu suur kiirus, väike deformatsioon, madalad keskkonnanõuded, suur võimsustihedus, immuunsus magnetväljade suhtes, rakendatavus mittejuhtivatele materjalidele, vaakumkeskkonna puudumine ja röntgenikiirguse puudumine keevitamise ajal. Seda kasutatakse laialdaselt tipptasemel täppistootmises, eriti uute energiasõidukite ja akutööstuses. Akudega kaasneb arvukalt keevituspunkte, millel on suured keerukusastmed ja täpsusnõuded. Laserkeevituse ainulaadsed eelised võivad oluliselt parandada aku ohutust, töökindlust ja järjepidevust, vähendada kulusid ja pikendada kasutusiga.
Laserkeevitusseadmete turg kasvab kiiresti. Aastatel 2016–2020 kasvas Hiina laserkeevitusseadmete turg 38,2 miljardilt jüaanilt 69,2 miljardi jüaanini, mille aastane kasvumäär oli 15,79%. Võrdluseks, Hiina laserkeevitusseadmete turg kasvas 4,17 miljardilt jüaanilt 11,05 miljardi jüaanini, mille aastane kasvumäär oli 27,59%, edestades laserseadmete üldist kasvu.
II. Laserkeevitusmasinate omadused
- Suur täpsus: Laserkiirel on äärmiselt väike täpp, mis võimaldabülitäpne keevitamineSee sobib ideaalselt toodete jaoks, mis vajavad suurt keevitustäpsust, näiteks elektroonikakomponendid ja meditsiiniseadmed.
- Suur kiirus: Laserkeevitus on kiire, parandades oluliselt tootmise efektiivsust. Võrreldes traditsiooniliste keevitusmeetoditega võimaldab see lühikese ajaga täita suure hulga keevitustöid.
- Väike kuummõjutsoon: Laserkeevitus minimeerib materjalide kuumkahjustusi tänu väikesele kuummõjutsoonile. See tähendab vähem muutusi materjali omadustes pärast keevitamist, säilitades head mehaanilised omadused ja välimuse kvaliteedi.
- Suur kohanemisvõime: Laserkeevitusseadmed suudavad keevitada mitmesuguseid materjale, sealhulgas metalle, plaste ja keraamikat. Erinevate materjalide keevitamiseks on vaja reguleerida ainult laserparameetreid.
- Kõrge automatiseerimine: Laserkeevitusmasinaid saab integreerida automatiseeritud seadmetega, et saavutada automatiseeritud tootmine, mis mitte ainult ei paranda efektiivsust, vaid vähendab ka tööjõukulusid ja intensiivsust.
3.1 Laserkeevituse rakendusvaldkonnad
Laserkeevitustehnoloogiat kasutatakse laialdaselt paljudes tööstusharudes tänu oma suurele täpsusele, kiirusele ja paindlikkusele. Siin on selle peamised rakendusvaldkonnad:
- Autotööstus: Laserkeevitust kasutatakse laialdaselt autotööstuses, eriti kerekonstruktsioonides. Statistika näitab, et üle 80% maailma autotootjatest kasutab laserkeevitust kerekonstruktsiooni keevitamiseks, et suurendada jäikust ja kerget kaalu. Seda kasutatakse ka mootorikomponentide, väljalaskesüsteemide ja turvapadjasüsteemide tootmisel.
- Lennundus: Lennunduses hinnatakse laserkeevitust selle võime tõttu luua ülitugevaid ühendusi. Seda kasutatakse lennukikere, tiivakonstruktsioonide ja kosmoselaevade komponentide valmistamisel, et tagada konstruktsiooni terviklikkus ja kerge kaal. Aruanded näitavad, et laserkeevitus võib vähendada lennuki kaalu 20% võrra, säästes samal ajal kulusid.
- Meditsiiniseadmed: Laserkeevitamisel on meditsiiniseadmete tootmises võtmeroll, eriti roostevabast terasest ja titaanisulamitest täppisdetailide puhul. See võimaldab saastevaba ja ülitäpset keevitamist, mis vastab meditsiiniseadmete rangetele puhtus- ja täpsusnõuetele.
- Elektroonikatööstus: Elektroonikas kasutatakse laserkeevitust peamiselt integraallülituste, pooljuhtseadmete ja optoelektroonikaseadmete pakendamiseks. Selle väike kuummõjutsoon vähendab tundlike elektroonikakomponentide termilisi kahjustusi, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt suure tihedusega elektroonikaseadmetes.
- Täppisinstrumendid: Täppisinstrumentide tootmisel kasutatakse laserkeevitust kellades, ehetes ja muudes luksuskaupades tänu selle võimele saavutada suurt täpsust,kvaliteetne keevitusSee tagab nende toodete peene välimuse ja pikaajalise stabiilsuse.
Postituse aeg: 12. november 2025
