用于金属焊管生产的激光切割

1 成果简介
    该项技术采用基于工业PC的开放式数控切割一焊接CAD/CAM系统，结合激光切割和高速焊接的在线质量检测技术，可用于多种焊管大批量的高速度和高成品率生产。本项成果提供多种金属（碳钢、不锈钢和有色金属）焊管生产的先进激光切割一焊接成套技术及其工艺，可根据生产厂家的需求建设激光切割下料，激光焊接成管的成套技术，也可采用传统的下料工序，而只采用激光焊接机组完成焊管生产。
2 技术指标
以工业PC机为核心的开放式数控激光切割和焊接系统；
机床的定位精度为0刀4mm，重复定位精度为：0刀3mm；
可切割厚度范围：0.l-20mm；
最大切割速度：20m/min；
切割精度：0.1mm；
焊接速度：0.1-20m/min；
焊接生产线的在线监测和控制系统。
3 应用说明
    先后完成多项国际合作项目、国家科技公关项目、国家自然科学基金项目和对外合作研究与加工，掌握多种金属材料的激光切割和焊接成熟工艺。涉及材料有：碳钢、不锈钢、铜合金铝合金、钛合金等。
    该技术中关键——大功率激光深熔焊过程与焊接质量的检测与控制系统已经在清华大学承担的国家“八五”科技攻关项目“200MW低温核供热堆燃料元件货盒的激光焊接技术”得到应用，锆盒板厚2.0mm，长2.5m，为对接焊缝，焊缝均匀熔透，无气孔和夹杂存在，焊缝表面不平整度小于0.15mm。
    开发成功的以工业PC机为核心的开放式数控激光加工CAD/CAM系统也已在国内数家厂家和研究单位得以应用，清华大学现有一台正在承担激光加工与制造学科的主要实验以及对外加工。
4 效益分析
    目前我国金属焊管主要还是电弧焊，如不锈钢焊管生产机组中，主要的焊接装备有高频焊、等离子焊和钨极氩弧焊（TIG）等，其中高频焊焊接速度快，可达 20～60m/min，但焊缝耐蚀性写，后两种虽焊接质量较好但焊接速度较慢，为l～6m/min。而激光焊接速度是它们的2～3倍，热影响区小，而焊缝的韧性和耐蚀性均高于TIG和等离子体弧，且成品率高，因此西方发达国家尤其是日、美、德等国家在大量不锈钢焊管的生产中均已采用激光焊技术，大大提高了生产率和降低了废品率。
随着我国西部开发、加入WTO和参与全球经济，对各种金属焊管，特别是不锈钢焊管产品的需求越来越大，市场前景巨大，同时受到国外公司同类产品的激烈竞争，因此采用先进的生产技术获得高质量低成本产品的企业必将在市场竞争中取胜。
单台激光焊接机组的投资金额为150~650万，若激光焊接和切割系统合算，金额约为300~1200万。
5 合作方式
    技术转让，提供整体设计方案和成熟工艺，其中包括激光器的选择，专用切割和焊接机的设计与制造，在线监测与控制系统的制造，最终工艺的确定，技术人员的培训。
    该成果具有成熟的技术手段和工艺控制方法和路线，具有适于现代化生产和管理的计算机软件接口和界面，只需要根据具体产品要求和焊接材料进行一定的焊接实验，获得该产品的有关性能参数，就可以用于实际生产。