Penta 레이저 가공 기술로 중국의 지능형 조선 산업 강화

Jan 11, 2024

프론티어

시대의 발전에 따라 조선기술은 지속적으로 향상되어 왔으며, 조선자재와 선박설계 역시 시대에 따라 변화를 거듭해 왔습니다. 국무원이 승인하고 발표한 '조선산업 중장기 발전 계획'에는 조선업의 지도 원칙과 발전 목표가 명확하게 명시되어 있습니다. 지도 원칙은 개혁을 심화하고 발전을 가속화하며 새로운 산업화 경로를 고수하는 것입니다. 독립적인 연구 개발 능력과 선박 장비 지원 능력을 향상시키고 조선 산업의 핵심 경쟁력을 강화합니다. 조선기업은 '도입'과 '글로벌화'를 동시에 추진하면서 모듈식 의장품, 효율적인 용접, 절단 등 조선 건조 핵심 기술과 현대 조선 생산 관리 기술을 도입하고 소화하는 데 중점을 두어야 한다.

레이저 절단 기술은 시대의 발전에 따라 지속적으로 개발 발전해 왔으며, 레이저 출력도 초기 500W, 1kW에서 현재 30kW, 40kW로 증가했습니다. 레이저 절단이 활발하게 발전할 수 있는 이유는 절단 품질이 좋고, 절단 속도가 빠르며, 안전성과 무공해, 절단할 수 있는 소재가 다양하다는 점 등 기존 절단이 대체할 수 없는 장점이 있기 때문이다. 일반적으로 항공우주, 조선, 가구 장식, 의료 장비, 농업 기계, 자동차 산업 등 다양한 산업에 적용됩니다.

첨단 용접 기술인 레이저 용접은 용접 효율이 높고 용접 품질이 좋으며 용접 재료 소비가 적다는 장점이 있습니다. 중후판의 경우 레이저-아크 하이브리드 용접은 현재 첨단 용접기술로 항공우주, 철도운송, 건설기계, 철강구조물 등의 산업에 적용되고 있다.

새로운 금속 표면 처리 기술로서 레이저 클리닝도 점차 산업 생산에 적용되고 있습니다. 레이저 클리닝은 금속 표면의 페인트, 녹, 용접 전 금속 산화막, 용접 후 산화층 및 기타 오염 물질을 제거할 수 있습니다.

절강성 선봉대 계획 연구 개발 프로젝트에 따라 "중간 두께 판의 레이저-아크 하이브리드 용접을 위한 핵심 기술 및 장비"의 창시자로서, 펜타 Laser는 조선 산업에서 효율적인 절단 및 용접을 위한 포괄적인 솔루션을 제안합니다.

 

1.조선 분야의 레이저 절단 및 용접 종합 솔루션

펜타 Laser는 Meyer Werft, Blohm+Voss 등 해외 조선소와 CIMC Raffles 등 국내 조선소의 레이저-아크 하이브리드 용접 활용을 결합하여 이러한 종합적인 솔루션을 제안합니다. 전체 솔루션은 재료 가공용 모듈, 선박 플레이트의 레이저 절단, T빔 및 웹 플레이트 레이저 절단, 선박 플레이트 부품의 레이저-아크 용접, T-빔의 레이저-아크 하이브리드 용접 및 레이저를 포함한 파이프라인 작업을 채택합니다. -선박판 및 T빔의 아크 하이브리드 코너 용접.

 

1.1 재료 처리 모듈

재료 처리 모듈에는 플레이트의 "들어오는 재료 오염 제거-샷 블라스팅-정렬-코팅-운반"을 위한 자동화 시스템이 포함되어 있습니다. 이 모듈은 자동화로 설계되어 전처리를 위해 플레이트가 조립 라인에서 이동할 수 있습니다. 이는 플레이트를 들어 올리고 운반할 필요성을 줄여 인력과 자원을 절약합니다.

 

1.2 선박용 플레이트 레이저 커팅 모듈

조선산업에서는 주로 강판을 사용하며, 절단 수요는 주로 선박용 강판과 T빔 부품에서 나옵니다. 이 솔루션은 다음을 채택합니다. 펜타의 BULL 시리즈 대형 레이저 절단기는 절단 범위를 최대 폭 20m, 길이 60m까지 확장할 수 있어 대부분의 판재 절단 요구 사항을 충족합니다.

레이저 절단을 통해 얻은 강판은 절단 솔기 품질이 좋고 절단 표면의 직각도가 좋으며 슬래그 매달림이 없고 산화층이 얇고 표면이 매끄럽고 2차 가공이 필요하지 않습니다. 열 변형을 최소화하면서 직접 용접할 수 있습니다. 곡선 절단의 고정밀도는 피팅 시간을 단축하고 정밀 선박 플레이트의 무장애 절단을 실현합니다.

또한 레이저 절단기는 중간 두께의 판을 가공하는 데 상당한 이점을 가지고 있습니다. 절단 속도는 기존 플라즈마 절단에 비해 빠르며, 출력이 증가함에 따라 10mm에서 50mm에 이르는 탄소강판의 절단 속도도 지속적으로 증가합니다. 마찬가지로, 출력이 증가할수록 탄소강판의 최대 절단 두께도 증가합니다.

 

1.3 선박용 플레이트 레이저 아크 복합 용접 모듈

전통적인 선박용 판 용접은 일반적으로 가스 차폐 용접과 서브머지드 아크 용접 방법을 사용합니다. 두꺼운 판의 경우 베벨링이 필요하며 다층 및 다중 패스 용접이 수행됩니다. 선박 플레이트의 특정 위치의 경우 두께로 인해 전면 용접이 완료된 후 뒤집어야 합니다. 제조 공정이 번거롭고 많은 인력과 자원이 필요합니다.

레이저 아크 복합 용접의 경우 두꺼운 판을 베벨링하지 않고 단면 용접 및 양면 성형이 가능합니다. 용접 속도는 일반적으로 1.2m/min 이상에 도달할 수 있으며 용접 효율은 기존 용접 방법의 5-8배입니다. 용접 후 플레이트의 성형 효과가 더 좋고 용접 이음새에 대한 2차 가공이 필요하지 않습니다.

선박 플레이트 레이저 아크 복합 용접 모듈에서 TAN Laser는 대규모 이중 갠트리 레이저 아크 복합 용접을 위한 솔루션을 제안했습니다. 이중 갠트리는 복합 용접 헤드의 모션 메커니즘 역할을 하며 고정 장치 캐리어 역할도 합니다. 듀얼 갠트리 중앙 위치에는 디스크 밀링 커터가 설치되어 이송된 선박 플레이트에 단면 가공을 수행하여 절단 산화층이 용접 풀을 오염시켜 용접 품질에 영향을 미치는 것을 방지합니다.

동시에 레이저 복합 용접 헤드 앞에 레이저 클리닝 헤드가 설치되어 접합 위치의 표면 페인트를 제거하여 페인트가 용접 공정에 영향을 미치는 것을 방지합니다.

 

1.4 T 빔 레이저 아크 복합 용접 모듈

전통적인 T빔 용접은 일반적으로 서브머지드 아크 또는 이중 실드 용접을 열원으로 하는 복합 용접 및 교정 기계를 사용합니다. 용접 속도는 일반적으로 0.3-0.5m/min이며 양면 동시 용접이 필요합니다. 또한 용접 와이어와 플럭스도 다량 소모됩니다. 완성된 T빔은 교정 효율이 낮고 심각한 변형을 겪는 경우가 많습니다.

이러한 작업 조건을 바탕으로 TAN Laser는 T빔 레이저 아크 복합 용접을 위한 특수 기계를 개발했습니다. 이 기계의 주요 구조는 전통적인 조합 각도 용접 기계의 구조와 유사합니다. 레이저와 아크의 이중 열원을 활용합니다. 이중 열원은 용접 효율성을 향상시키고 용접 이음새에 대한 열 입력을 줄일 수 있습니다.

 

1.5 선박 플레이트 및 T빔 레이저 아크 복합 용접 모듈 전통적인 선박 플레이트 및 T빔 앵글 용접 방법에는 수동 페어링, 스폿 용접 및 카트를 사용한 연속 용접이 포함됩니다. 해외의 첨단 용접 기술과 비교하면 이 생산 방식은 시대에 뒤떨어져 용접 변형이 크고 생산 효율성이 낮습니다.

이에 대응하여 TAN Laser는 선박 플레이트와 T Beam 레이저 아크 복합 각도 용접 솔루션을 제안했습니다. 이 솔루션은 레이저와 아크의 이중 열원을 활용합니다. 레이저는 선박 플레이트와 T빔 사이의 용접 이음매에 작은 각도로 입사됩니다. 완성된 용접 이음매는 양면 성형으로 단면 용접을 실현합니다. 이 방법은 기존 카트 기반 아크 용접에 비해 생산 효율성을 5~8배 향상시키고 용접 재료 소비를 3배 이상 줄여 기존 용접 방법에 대한 최고의 대안입니다.

결론적으로, TAN 레이저는 재료 절단부터 용접 및 조립까지 완벽한 솔루션을 제공할 수 있습니다. 외국 기업인 TAN Laser의 기술은 국제적인 반면, 장비는 국내에서 생산되고 서비스는 현지화됩니다. 점점 더 치열해지는 경쟁으로 인해 시장은 조선 지능형 제조 프로세스, 조선 자재 안전, 신뢰성 및 품질 개선을 요구하게 되었습니다. 조선 분야의 전통적인 절단 및 용접 기술은 필연적으로 새로운 기술로 대체될 것입니다. 레이저는 "가장 빠른 칼", "가장 정확한 자", "가장 밝은 빛"으로 알려져 있습니다. 높은 정밀도와 효율성으로 인해 레이저 기술은 평면 절단이든 용접이든 조선의 지능형 제조 프로세스에서 의심할 여지 없이 중요한 역할을 할 것입니다.

 

2. 조선 및 수리 분야의 레이저 세정 기술 적용

레이저 클리닝 기술은 산업 환경 보호를 점차 변화시키고 있는 매우 유망하고 중요한 기술입니다. 최근 몇 년 동안 중국에서는 환경 보호 정책이 점점 더 엄격해지면서 시장에서 레이저 클리닝에 대한 수요가 급격히 증가했습니다.

레이저 클리닝은 레이저 빔을 조사하여 고체(때로는 액체) 표면에서 물질을 제거하는 과정입니다. 낮은 레이저 광속에서 흡수된 레이저 에너지는 재료를 가열하여 재료를 증발시키거나 승화시킵니다. 높은 레이저 플럭스에서 재료는 일반적으로 플라즈마로 변환됩니다.

기계적 마찰 세척, 화학적 부식 세척, 액체-고체 강력한 충격 세척, 고주파 초음파 세척과 같은 기존 세척 방법과 비교할 때 레이저 세척은 다음과 같은 중요한 장점을 가지고 있습니다.

레이저 클리닝은 화학 약품이나 세정액을 사용할 필요가 없는 친환경 청소 방법입니다. 레이저 클리닝 시 발생하는 폐기물은 주로 고형분말로 부피가 작아 보관이 용이하고 재활용이 가능하여 화학적 클리닝으로 인한 환경오염을 효과적으로 해결하고 있습니다.

전통적인 청소 방법에는 접촉식 청소가 포함되는 경우가 많습니다. 접촉식 청소는 청소할 물체의 표면에 기계적 힘을 가하여 표면을 손상시키거나 표면에 세척제가 부착된 채로 남아 2차 오염을 초래합니다. 레이저 클리닝은 비연마성, 비접촉 특성을 통해 이러한 문제를 해결합니다.

레이저는 광섬유를 통해 전송되고 로봇 시스템과 결합되어 편리한 장거리 작업이 가능하고 기존 방법으로는 접근하기 어려운 영역을 청소할 수 있습니다. 이는 특히 위험한 환경에서 직원의 안전을 보장합니다.

레이저 클리닝은 다양한 재료의 표면에서 다양한 유형의 오염 물질을 제거할 수 있어 기존의 클리닝 방법으로는 달성할 수 없는 청결함을 달성할 수 있습니다. 또한 기본 재료를 손상시키지 않고 재료 표면의 특정 오염 물질을 선택적으로 청소할 수 있습니다.

레이저 청소는 매우 효율적이며 시간을 절약해 줍니다.

조선 및 수리 과정에서 철강 표면의 대규모 녹 제거 및 페인트 벗겨짐이 필요한 경우가 많습니다. 가공상의 이점을 갖춘 레이저 세척은 기계적 연마나 물 샌드블라스팅과 같은 전통적인 방법을 대체할 수 있습니다. 레이저 출력, 주파수 등의 매개변수를 조정하면 원하는 세척 지점을 효과적으로 제거하는 동시에 기본 재료를 레이저 손상으로부터 보호할 수 있습니다. 스캔 폭은 청소 표면에 따라 조정될 수 있어 청소 영역의 정확성을 보장합니다. 또한, 레이저는 청정 에너지원으로서 근로자의 직업병을 효과적으로 예방할 수 있으며, 효율적인 먼지 제거 조치로 오염을 최소화할 수 있습니다.

전반적으로 레이저 세척 기술은 수많은 장점을 제공하며 조선 및 수리 공정의 다양한 세척 요구 사항에 매우 효과적이고 효율적인 솔루션입니다.

 

삼. 요약

기계화, 자동화, 레이저 용접은 조선산업의 주요 트렌드이며, 레이저 용접 기술의 발달과 정보 교류의 증가로 이러한 추세는 더욱 두드러질 것입니다. 2018년부터, 펜타 레이저는 3D 레이저 절단, 용접, 레이저 튜브 절단, 대형 절단 기계에 상당한 인력과 자원을 투자하여 눈에 띄는 성과를 거두었습니다. 제품이 성숙해 시장에 대량으로 설치되고 있습니다. 특히 레이저 용접 분야에서는 독일, 이탈리아 등의 기술 전문가를 고용해 용접 기술을 중국 내 최고 수준으로 끌어올렸다. 2019년부터, 펜타 Laser는 휴대용 레이저 용접 장비를 꾸준히 생산해 왔으며, 천 개 이상의 장치가 적용되어 국제 시장에 수출되었습니다.

우리는 글로벌 산업 요구에 맞는 최고 품질과 효율적인 솔루션을 제공하기 위해 끊임없이 혁신하고 있습니다.

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