وضعیت صنعت و تحلیل چشم‌انداز رقابتی جوشکاری لیزری

جوشکاری لیزری به روشی از فرآیند اطلاق می‌شود که از انرژی بالای لیزر برای اتصال فلزات یا سایر مواد ترموپلاستیک به یکدیگر استفاده می‌کند. بر اساس اصول کاری مختلف و تطبیق با سناریوهای مختلف فرآیند، جوشکاری لیزری را می‌توان به پنج نوع تقسیم کرد: جوشکاری هدایت حرارتی، جوشکاری نفوذ عمیق، جوشکاری هیبریدی، لحیم‌کاری لیزری و جوشکاری هدایت لیزری.

جوشکاری لیزری به عنوان یک روش جوشکاری جدید، در مقایسه با سایر روش‌های جوشکاری سنتی، مزایای نفوذ عمیق، سرعت بالا، تغییر شکل کوچک، نیاز کم به محیط جوشکاری، چگالی توان بالا و عدم تأثیر میدان‌های مغناطیسی را دارد. این روش محدود به مواد رسانا نیست، به شرایط کار در خلاء نیاز ندارد و در طول فرآیند جوشکاری اشعه ایکس تولید نمی‌کند. این روش به طور گسترده در زمینه تولید دقیق با کیفیت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تحلیل زمینه‌های کاربرد جوشکاری لیزری

جوشکاری لیزر دارای مزایای دقت بالا، تمیزی و حفاظت از محیط زیست، انواع مختلف مواد فرآوری، راندمان بالا و غیره است و طیف وسیعی از کاربردها را دارد. در حال حاضر، جوشکاری لیزر به طور گسترده در باتری‌های برق، خودروها، لوازم الکترونیکی مصرفی، ارتباطات نوری و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار گرفته است.

(1) باتری برق

فرآیندهای تولید زیادی برای باتری‌های لیتیوم-یون یا باتری‌های پک وجود دارد و فرآیندهای زیادی مانند جوشکاری آب‌بندی شیر ضد انفجار، جوشکاری زبانه، جوشکاری نقطه‌ای قطب باتری، جوشکاری آب‌بندی پوسته و پوشش باتری، جوشکاری ماژول و پک وجود دارد. در سایر فرآیندها، جوشکاری لیزر بهترین فرآیند است. به عنوان مثال، جوشکاری لیزر می‌تواند راندمان جوشکاری و هوابندی شیر ضد انفجار باتری را بهبود بخشد. در عین حال، به دلیل کیفیت پرتو جوشکاری لیزر خوب، نقطه جوش را می‌توان کوچک کرد و برای نوار آلومینیومی با بازتاب بالا، نوار مسی و الکترود باتری با باند باریک مناسب است. جوشکاری تسمه‌ای مزایای منحصر به فردی دارد.

(2) خودرو

کاربرد جوشکاری لیزری در فرآیند تولید خودرو عمدتاً شامل سه نوع است: جوشکاری لیزری صفحات با ضخامت نابرابر؛ جوشکاری مونتاژ لیزری مجموعه‌های بدنه و زیر مجموعه‌ها؛ و جوشکاری لیزری قطعات خودرو.

جوشکاری لیزری در طراحی و ساخت بدنه خودرو کاربرد دارد. با توجه به الزامات مختلف طراحی و عملکرد بدنه خودرو، صفحات با ضخامت‌های مختلف، مواد مختلف، عملکرد متفاوت یا یکسان از طریق برش لیزری و فناوری مونتاژ به یک کل متصل شده و سپس به صورت قطعه بدنه مهر می‌شوند. در حال حاضر، قطعات جوشکاری شده لیزری به طور گسترده در قسمت‌های مختلف بدنه خودرو مانند صفحه تقویت محفظه بار، پنل داخلی محفظه بار، تکیه‌گاه کمک فنر، پوشش چرخ عقب، پنل داخلی دیواره جانبی، پنل داخلی درب، کف جلو، تیرهای طولی جلو، سپرها، تیرهای عرضی، پوشش چرخ، اتصالات ستون B، ستون‌های میانی و غیره استفاده می‌شوند.

جوشکاری لیزری بدنه خودرو عمدتاً به جوشکاری مونتاژ، جوشکاری دیواره جانبی و پوشش بالایی و جوشکاری‌های بعدی تقسیم می‌شود. استفاده از جوشکاری لیزری در صنعت خودرو می‌تواند از یک سو وزن خودرو را کاهش دهد، قابلیت تحرک خودرو را بهبود بخشد و مصرف سوخت را کاهش دهد؛ از سوی دیگر، می‌تواند عملکرد محصول را بهبود بخشد. کیفیت و پیشرفت تکنولوژیکی.

استفاده از جوشکاری لیزری برای قطعات خودرو مزایایی از جمله تقریباً بدون تغییر شکل در قطعه جوشکاری شده، سرعت جوشکاری بالا و عدم نیاز به عملیات حرارتی پس از جوشکاری را دارد. در حال حاضر، جوشکاری لیزری به طور گسترده در ساخت قطعات خودرو مانند چرخ دنده های گیربکس، بالابر سوپاپ، لولای درب، میل گاردان، میل فرمان، لوله های اگزوز موتور، کلاچ، محورهای توربوشارژر و شاسی استفاده می شود.

(3) صنعت میکروالکترونیک

در سال‌های اخیر، با توسعه صنعت الکترونیک در جهت کوچک‌سازی، حجم قطعات الکترونیکی مختلف به طور فزاینده‌ای کوچک‌تر شده و کاستی‌های روش‌های جوشکاری اولیه به تدریج آشکار شده است. قطعات آسیب می‌بینند یا اثر جوشکاری مطابق استاندارد نیست. در این زمینه، جوشکاری لیزر به دلیل مزایایی مانند نفوذ عمیق، سرعت بالا و تغییر شکل کوچک، به طور گسترده در زمینه پردازش میکروالکترونیک مانند بسته‌بندی حسگر، الکترونیک یکپارچه و باتری‌های دکمه‌ای مورد استفاده قرار گرفته است.

۳. وضعیت توسعه بازار جوشکاری لیزری

(1) نرخ نفوذ در بازار هنوز نیاز به بهبود دارد

در مقایسه با فناوری ماشینکاری سنتی، فناوری جوشکاری لیزری مزایای قابل توجهی دارد، اما همچنان مشکل نرخ نفوذ ناکافی در ارتقای کاربردها در صنایع پایین‌دستی را دارد. شرکت‌های تولیدی سنتی، به دلیل راه‌اندازی زودتر خطوط تولید سنتی و تجهیزات مکانیکی و نقش مهم آن در تولید شرکتی، جایگزینی خطوط تولید جوشکاری لیزری پیشرفته‌تر به معنای سرمایه‌گذاری هنگفت است که چالش بزرگی برای تولیدکنندگان است. بنابراین، تجهیزات پردازش لیزری در این مرحله عمدتاً در چندین بخش مهم صنعت با تقاضای بالای ظرفیت تولید و گسترش آشکار تولید متمرکز شده‌اند. نیازهای سایر صنایع هنوز باید به طور مؤثرتری تحریک شود.

(2) رشد پایدار در اندازه بازار

جوشکاری لیزری، برش لیزری و علامت‌گذاری لیزری در کنار هم «سه‌گانه» مکانیک لیزر را تشکیل می‌دهند. در سال‌های اخیر، با پیشرفت فناوری لیزر و کاهش قیمت لیزر، و همچنین با توجه به کاربردهای پایین‌دستی تجهیزات جوشکاری لیزری، خودروهای انرژی جدید، باتری‌های لیتیومی، پنل‌های نمایشگر، لوازم الکترونیکی مصرفی تلفن همراه و سایر زمینه‌ها، تقاضای زیادی برای آنها وجود دارد. رشد سریع درآمد در بازار جوشکاری لیزری، رشد سریع بازار داخلی تجهیزات جوشکاری لیزری را ارتقا داده است.

مقیاس و نرخ رشد بازار جوشکاری لیزری چین، 2014-2020

(3) بازار نسبتاً پراکنده است و چشم‌انداز رقابتی هنوز تثبیت نشده است

از منظر کل بازار جوشکاری لیزر، به دلیل ویژگی‌های شرکت‌های تولیدی منطقه‌ای و پایین‌دستی، تشکیل یک الگوی رقابتی نسبتاً متمرکز برای بازار جوشکاری لیزر در بخش تولید دشوار است و کل بازار جوشکاری لیزر نسبتاً پراکنده است. در حال حاضر، بیش از 300 شرکت داخلی در زمینه جوشکاری لیزر فعالیت دارند. شرکت‌های اصلی جوشکاری لیزر شامل Han's Laser، Huagong Technology و غیره هستند.

۴. پیش‌بینی روند توسعه جوشکاری لیزری

(1) انتظار می‌رود که سیستم جوشکاری لیزری دستی وارد دوره رشد سریعی شود.

به لطف کاهش شدید هزینه لیزرهای فیبری و بلوغ تدریجی فناوری انتقال فیبر و سر جوشکاری دستی، سیستم‌های جوشکاری لیزری دستی در سال‌های اخیر به تدریج محبوب شده‌اند. برخی از شرکت‌ها ۲۰۰ دستگاه تایوانی ارسال کرده‌اند و برخی از شرکت‌های کوچک نیز می‌توانند ۲۰ دستگاه در ماه ارسال کنند. در عین حال، شرکت‌های پیشرو در زمینه لیزر مانند IPG، Han's و Raycus نیز محصولات لیزر دستی مربوطه را عرضه کرده‌اند.

در مقایسه با جوشکاری قوسی آرگون سنتی، جوشکاری لیزری دستی مزایای آشکاری در کیفیت جوشکاری، عملکرد، حفاظت از محیط زیست و ایمنی و هزینه استفاده در زمینه‌های جوشکاری نامنظم مانند لوازم خانگی، کابینت و آسانسور دارد. به عنوان مثال، اپراتورهای جوشکاری قوسی آرگون در کشور من در موقعیت‌های ویژه‌ای قرار دارند و برای کار نیاز به گواهینامه دارند. در حال حاضر، هزینه نیروی کار سالانه یک جوشکار باتجربه در بازار کمتر از 80،000 یوان نیست، در حالی که جوشکاری لیزری دستی می‌تواند از نیروی کار معمولی استفاده کند. هزینه نیروی کار سالانه اپراتورها تنها 50،000 یوان است. اگر راندمان جوشکاری لیزری دستی دو برابر جوشکاری قوسی آرگون باشد، می‌توان هزینه نیروی کار را 110،000 یوان صرفه‌جویی کرد. علاوه بر این، جوشکاری قوسی آرگون معمولاً پس از جوشکاری نیاز به پرداخت دارد، در حالی که جوشکاری دستی لیزری تقریباً نیازی به پرداخت ندارد یا فقط نیاز به پرداخت کمی دارد که بخشی از هزینه نیروی کار کارگر پرداخت را صرفه‌جویی می‌کند. در کل، دوره بازگشت سرمایه تجهیزات جوشکاری لیزری دستی حدود 1 سال است. با توجه به مصرف فعلی ده‌ها میلیون دستگاه جوشکاری قوس آرگون در کشور، فضای جایگزینی برای جوشکاری لیزری دستی بسیار زیاد است و همین امر باعث می‌شود که سیستم جوشکاری لیزری دستی، دوره‌ای از رشد سریع را آغاز کند.

مزایای سیستم جوشکاری لیزر دستی

(2) حوزه کاربرد همچنان در حال گسترش است و جوشکاری لیزر فرصت‌های توسعه جدیدی را ایجاد می‌کند

فناوری جوشکاری لیزری نوع جدیدی از فناوری پردازش است که از انرژی جهت‌دار برای پردازش غیرتماسی استفاده می‌کند. این فناوری اساساً با روش‌های جوشکاری سنتی متفاوت است. این فناوری می‌تواند با بسیاری از فناوری‌های دیگر ادغام شود و فناوری‌ها و صنایع نوظهوری را پرورش دهد که قادر خواهند بود در زمینه‌های بیشتری جایگزین جوشکاری سنتی شوند.

با پیشرفت سریع انفورماتیک اجتماعی، میکروالکترونیک مرتبط با فناوری اطلاعات، و همچنین کامپیوتر، ارتباطات، ادغام لوازم الکترونیکی مصرفی و سایر صنایع، در حال رونق گرفتن هستند و در مسیر کوچک‌سازی و ادغام مداوم قطعات گام برمی‌دارند. در پس زمینه این صنعت، تحقق آماده‌سازی، اتصال و بسته‌بندی قطعات ریز و اطمینان از دقت و قابلیت اطمینان بالای محصولات، در حال حاضر از مشکلات فوری هستند که باید بر آنها غلبه کرد. در نتیجه، فناوری جوشکاری با راندمان بالا، دقت بالا و آسیب کم، به تدریج به بخش ضروری پشتیبانی از توسعه تولید پیشرفته معاصر تبدیل می‌شود. در سال‌های اخیر، جوشکاری لیزری به تدریج در زمینه‌های ریزماشین‌کاری ظریف مانند باتری‌های برق، خودروها و لوازم الکترونیکی مصرفی و همچنین در ساختار بسیار پیچیده زمینه‌های فناوری پیشرفته مانند موتورهای هواپیما، موشک و موتورهای خودرو افزایش یافته است. تجهیزات جوشکاری لیزری، فرصت‌های توسعه جدیدی را به ارمغان آورده است.