Анализ состояния отрасли и конкурентной среды лазерной сварки

Лазерная сварка — это метод обработки, использующий высокую энергию лазера для соединения металлов или других термопластичных материалов. В зависимости от принципов работы и условий обработки лазерную сварку можно разделить на пять типов: сварка с теплопроводностью, сварка с глубоким проплавлением, гибридная сварка, лазерная пайка и лазерная сварка с теплопроводностью.

Лазерная сварка, как новый тип сварки, по сравнению с другими традиционными методами, обладает преимуществами глубокого проплавления, высокой скорости, малой деформации, низких требований к условиям сварки, высокой удельной мощности и не подвержена влиянию магнитных полей. Она не ограничивается проводящими материалами, не требует вакуумных условий работы и не генерирует рентгеновские лучи в процессе сварки. Она широко используется в области высокоточной обработки материалов.

Анализ областей применения лазерной сварки

Лазерная сварка обладает такими преимуществами, как высокая точность, чистота и экологичность, возможность обработки различных материалов, высокая эффективность и т.д., и имеет широкий спектр применения. В настоящее время лазерная сварка широко используется в производстве аккумуляторных батарей, автомобилестроении, бытовой электронике, оптической связи и других областях.

(1) Батарея питания

Существует множество производственных процессов для литий-ионных батарей или аккумуляторных блоков, и среди них много таких, как сварка для герметизации взрывозащищенных клапанов, сварка контактов, точечная сварка полюсов батареи, сварка для герметизации корпуса и крышки силовой батареи, сварка модулей и аккумуляторных блоков. В других процессах лазерная сварка является наилучшим методом. Например, лазерная сварка может повысить эффективность сварки и герметичность взрывозащищенных клапанов батареи; в то же время, благодаря хорошему качеству луча лазерной сварки, сварочное пятно может быть небольшим, и она подходит для высокоотражающих алюминиевых полос, медных полос и узкополосных электродов батареи. Ленточная сварка обладает уникальными преимуществами.

(2) Автомобиль

Применение лазерной сварки в автомобилестроении включает в себя три основных типа: лазерную сварку пластин разной толщины; лазерную сборочную сварку кузовных узлов и подузлов; и лазерную сварку автомобильных деталей.

Лазерная сварка деталей используется в проектировании и изготовлении кузова автомобиля. В соответствии с различными требованиями к конструкции и характеристикам кузова, пластины различной толщины, из разных материалов, с разными или одинаковыми характеристиками соединяются в единое целое с помощью лазерной резки и сборки, а затем штампуются в деталь кузова. В настоящее время заготовки, сваренные лазером, широко используются в различных частях кузова автомобиля, таких как усиливающие пластины багажного отделения, внутренние панели багажного отделения, опоры амортизаторов, колпаки задних колес, внутренние панели боковых стенок, внутренние панели дверей, передний пол, передние продольные балки, бамперы, поперечные балки, колпаки колес, соединители B-стойки, центральные стойки и т. д.

Лазерная сварка кузова автомобиля в основном делится на сборочную сварку, сварку боковых стенок и верхней крышки, а также последующую сварку. Использование лазерной сварки в автомобильной промышленности, с одной стороны, позволяет снизить вес автомобиля, улучшить его мобильность и уменьшить расход топлива; с другой стороны, это позволяет повысить качество продукции и обеспечить технологический прогресс.

Использование лазерной сварки для изготовления автомобильных деталей имеет преимущества практически полного отсутствия деформации свариваемой детали, высокой скорости сварки и отсутствия необходимости в последующей термообработке. В настоящее время лазерная сварка широко применяется в производстве таких автомобильных деталей, как шестерни трансмиссии, толкатели клапанов, дверные петли, приводные валы, рулевые валы, выхлопные трубы двигателя, сцепления, оси турбокомпрессоров и шасси.

(3) Микроэлектронная промышленность

В последние годы, с развитием электронной промышленности в направлении миниатюризации, объем различных электронных компонентов неуклонно уменьшается, и постепенно проявляются недостатки первоначальных методов сварки. Компоненты повреждаются, или качество сварки не соответствует стандартам. В этом контексте лазерная сварка получила широкое применение в области микроэлектронной обработки, например, при упаковке датчиков, интегральной электронике и производстве батареек-таблеток, благодаря своим преимуществам, таким как глубокое проплавление, высокая скорость и малая деформация.

3. Состояние развития рынка лазерной сварки

(1) Уровень проникновения на рынок все еще нуждается в улучшении.

По сравнению с традиционными технологиями механической обработки, технология лазерной сварки обладает значительными преимуществами, но всё ещё сталкивается с проблемой недостаточного распространения в последующих отраслях промышленности. Традиционные производственные компании, из-за более раннего внедрения традиционных производственных линий и механического оборудования, а также важной роли лазерной сварки в корпоративном производстве, считают замену более совершенных линий лазерной сварки огромными капиталовложениями, что является серьёзной проблемой для производителей. Поэтому на данном этапе лазерное обрабатывающее оборудование в основном сосредоточено в нескольких важных отраслях промышленности с высоким спросом на производственные мощности и очевидным расширением производства. Потребности других отраслей всё ещё нуждаются в более эффективном стимулировании.

(2) Устойчивый рост размера рынка

Лазерная сварка, лазерная резка и лазерная маркировка вместе составляют «тройку» лазерной механики. В последние годы, благодаря развитию лазерных технологий и снижению цен на лазерное оборудование, а также расширению областей применения лазерной сварки, наблюдается высокий спрос на электромобили, литиевые батареи, дисплейные панели, бытовую электронику для мобильных телефонов и другие отрасли. Быстрый рост доходов на рынке лазерной сварки способствовал быстрому росту внутреннего рынка лазерного сварочного оборудования.

Масштабы и темпы роста рынка лазерной сварки в Китае в 2014-2020 годах.

(3) Рынок относительно фрагментирован, и конкурентная среда еще не стабилизировалась.

С точки зрения всего рынка лазерной сварки, из-за региональных особенностей и специфики отдельных производственных предприятий, на рынке лазерной сварки в производственном секторе сложно сформировать относительно концентрированную конкурентную модель, и весь рынок лазерной сварки является относительно фрагментированным. В настоящее время в стране насчитывается более 300 компаний, занимающихся лазерной сваркой. К основным компаниям, занимающимся лазерной сваркой, относятся Han's Laser, Huagong Technology и др.

4. Прогноз тенденций развития лазерной сварки

(1) Ожидается, что рынок ручных лазерных сварочных систем вступит в период быстрого роста.

Благодаря резкому снижению стоимости волоконных лазеров и постепенному совершенствованию технологий волоконной передачи и ручных сварочных головок, в последние годы ручные лазерные сварочные системы постепенно приобрели популярность. Некоторые компании в Тайване отгружают по 200 единиц, а некоторые небольшие компании могут поставлять до 20 единиц в месяц. В то же время ведущие компании в области лазеров, такие как IPG, Han's и Raycus, также выпустили соответствующие ручные лазерные устройства.

По сравнению с традиционной аргонодуговой сваркой, ручная лазерная сварка имеет очевидные преимущества в качестве сварки, эксплуатации, экологичности и безопасности, а также в стоимости использования в нестандартных областях сварки, таких как бытовая техника, шкафы и лифты. В качестве примера рассмотрим стоимость использования: в нашей стране операторы аргонодуговой сварки занимают особое положение и должны иметь соответствующую сертификацию. В настоящее время годовые затраты на оплату труда опытного сварщика на рынке составляют не менее 80 000 юаней, в то время как при ручной лазерной сварке годовые затраты на оплату труда обычных операторов составляют всего 50 000 юаней. Если эффективность ручной лазерной сварки вдвое выше, чем у аргонодуговой, то экономия на оплате труда составит 110 000 юаней. Кроме того, аргонодуговая сварка обычно требует полировки после сварки, в то время как ручная лазерная сварка практически не требует полировки или требует лишь незначительной полировки, что позволяет сэкономить часть затрат на оплату труда полировщика. В целом, срок окупаемости инвестиций в ручное лазерное сварочное оборудование составляет около 1 года. Учитывая текущее потребление аргонодуговой сварки в стране, потребность в замене ручного лазерного сварочного оборудования огромна, что, как ожидается, приведет к периоду быстрого роста рынка ручных лазерных сварочных систем.

Преимущества ручной лазерной сварочной системы

(2) Область применения продолжает расширяться, и лазерная сварка открывает новые возможности для развития.

Технология лазерной сварки — это новый тип обработки, использующий направленную энергию для бесконтактной обработки. Она принципиально отличается от традиционных методов сварки. Ее можно интегрировать со многими другими технологиями, что может привести к появлению новых технологий и отраслей, способных заменить традиционную сварку во многих областях.

В условиях стремительной информатизации общества микроэлектроника, связанная с информационными технологиями, а также компьютерная, коммуникационная, бытовая электроника и другие отрасли переживают бурный рост, вступая на путь непрерывной миниатюризации и интеграции компонентов. В этой отрасли актуальными проблемами, требующими решения, являются разработка, соединение и упаковка микрокомпонентов, а также обеспечение высокой точности и надежности продукции. В результате высокоэффективная, высокоточная и малоповреждающая технология сварки постепенно становится неотъемлемой частью развития современного передового производства. В последние годы лазерная сварка все чаще применяется в таких областях, как тонкая микрообработка, например, в производстве аккумуляторных батарей, автомобилей и бытовой электроники, а также в высокотехнологичных областях, таких как авиадвигатели, ракетостроение и автомобильные двигатели, где используются сложные конструкции. Оборудование для лазерной сварки открывает новые возможности для развития.