二氧化碳激光切割技术在造船业中的应用

作者：上海船舶工艺研究所 殷浩澍    来源：《机械工人》

 

CO2激光切割是造船生产中用得最多的激光加工技术，但全球范围内除了日本之外，激光切割机在船厂的实际应用情况并不理想。其主要原因：

①针对船厂大量使用的中厚板材而言，（常用的5～6kW CO2激光发生器）切割速度与等离子相比要慢许多，无法满足当前造船形势下“速度和效率优先”的要求。

②初始投资费用大，设备的运行和维护费用高，投资回报少，这就使本身利润率极低的造船业一时还难以承受。

 

尽管激光切割在造船业的应用存在上述障碍，但近年来用于这一领域的激光切割源和相关切割加工设备构架的技术和工艺都有了一些新进展，使之较以往更加贴近了造船生产的实际情况。典型的例子当推“搭载型激光切割机”，其主要的特点就是将紧凑、性能超群的CO2激光发生器直接装载到切割机的横向移动滑车上，此种固定光程的方式，不但缩短了光束传输路径，保持了激光光束特性的恒定，同时还大大拓宽了机器的工作行程范围，增强了船用大尺度板材的切割加工能力，并能实现船厂多工位、连续工作的切割作业要求；另外，这款新型机器设备占地面积小，结构简便，维护性能良好，加上开放式工作区域设计，使板材的装载和零件、废料的下载过程如同传统的数控切割机，变得十分容易。

上海江南长兴造船基地 日本KOIKE数控搭载型激光切割机
配置德国TRUMPF公司TLF5000（5kW）激光发生器

同日本和欧洲先进的造船企业（世界上在造船业中应用激光技术最多的国家）相比，首先，中国船厂在了解掌握以至推广应用CO2激光切割技术的思想意识方面还存在着巨大的差距；其次，同发达国家相比，我国造船业以往应用高新技术底子薄、经验少，而相反却在人工成本上存在较大的比较优势，因此采用高技术含量及高投资的激光切割机，在设备使用的适用性和投资回报方面都将面临一定的风险，这也造成了目前国内船厂对应用CO2激光切割技术主观原动力不足的现象。所以，立足我国当前船厂的技术及经济条件，并结合在建的船型种类来综合考虑。

数控激光切割机对我国造船业而言，暂时还不能完全称得上是一种适用技术，至少现阶段它对提升中国的造船竞争力的作用非常有限。即便如此，我们还是满怀期待：其一，希望有关方面的学者、专家及相关设备制造商对CO2激光切割技术在未来中国造船业现代化进程中所应该扮演的角色做更多积极的宣传和推进工作，使业界能够就此达成共识；第二，毕竟江南长兴造船基地等国内船厂已经引进了当今世界上最先进的数控搭载型激光切割机，因此就为我们提供了关注他们的得失成败经验，并见证其给中国造船带来示范效应的机会；最后就是期盼在一个较短的时间内，随着激光技术的不断进步能使激光切割的作业成本大幅降低，使其在综合经济效益方面与数控等离子切割形成竞争，从而被我国造船业逐步认知和接受，让我们拭目以待。