激光焊接:智能制造升级的关键技术
激光焊接:智能制造加工的革新之道
1.1 焊接加工:工业生产的“缝合艺术”
焊接,这一被誉为工业生产的“缝合艺术”,在制造业中占据着举足轻重的地位。它不仅是一种基础加工手段,更在推动工业发展、促进产品技术进步以及提升国民经济效益方面发挥着不可替代的作用。通过加热或加压,或两者并用,焊接技术使得被焊工件(无论是同种还是异种材质)能够实现原子或分子间的结合,从而形成永久性的连接。这种加工方法广泛应用于工业生产的各个领域,其技术水平直接关系到产品的质量、可靠性、使用寿命以及生产成本和效率。
当前,电弧焊在焊接领域的应用最为广泛。它通过焊接电源形成的电弧为金属焊接提供所需能量,使得填充材料与母材共同熔化并在连接处形成熔池。随着液态金属的冷却凝固,一个牢固的焊接接头便得以形成,进而实现工件的完美连接。未来,随着自动化技术的不断发展,自动化机器人焊接设备有望逐步替代传统的焊接设备,进一步推动焊接加工的智能化升级。
1.2 激光焊接:精密与高效并存,引领新生产力的潮流
激光焊接,作为激光熔化焊接的重要分支,通过高强度激光束直接作用于金属表面,聚焦形成一个能量密集的热源区域,从而实现对金属的精确熔化与连接。这一技术涵盖了热传导焊、深熔焊、复合焊接、激光钎焊及激光传导焊接等多种方式,灵活适应不同的加工场景。
激光焊接凭借其高精度、高效率的特点,以及易于与自动化技术集成的优势,正成为智能制造转型的重要推手。相较于电阻焊、氩弧焊、等离子等传统焊接技术,激光焊接展现出更高的熔深比、更小的热变形、更高的加工效率与精度,从而更易实现自动化集成。这一技术完美契合了新质生产力对于智能化、自动化、绿色化、高效化的追求。随着高端精密制造领域对加工精度与效率要求的不断提升,以及激光加工成本的逐步下降,激光焊接有望在未来逐步替代传统的焊接方式。
1.3 产业链全景:国内市场蓬勃发展,预计2023年市场规模将达百亿
激光焊接机,这一集成了激光器与焊接头的精密设备,其核心部件激光器犹如加工过程中的“心脏”,源源不断地提供动力。而工作台,则通过移动平台与运动控制系统的高度协同,确保焊接的精准度与效率。激光焊接自动化成套设备,更是将激光焊接技术推向了一个新的高度,通过自动化系统软件与应用环境设计的深度融合,实现了一站式、全自动的作业流程。
从产业链的视角来看,激光焊接涉及多个关键环节。上游领域,激光器、数控系统、机械部件及电源部件等核心组件的制造与研发至关重要。其中,激光器作为激光加工的动力源泉,其性能直接影响着加工效果。数控系统,则犹如工业机器人的“大脑”,通过先进的运动控制算法和技术,确保机器人的稳定与精准。
中游则是激光焊接设备的制造与销售环节。这些设备不仅包括手持焊设备,更涵盖了自动化集成焊接设备,满足了不同客户的需求。下游则是各类应用场景的拓展,如消费电子、动力电池、汽车制造等领域的深入挖掘,将进一步推动激光焊接技术的普及与发展。
2. 高端精密制造行业的崛起,激增了激光焊接设备的需求
2.1 3C领域:电子设备朝高端精密化演进,激光加工技术成为不可或缺的工艺
随着电子技术、5G技术和人工智能的飞速发展,全球电子消费产品正经历着智能化、轻薄化、无线化等革新。这些产品的功能日益丰富,技术精度也持续提高,从而对精密加工技术的需求不断攀升。特别是在光通信领域,对加工精度的要求达到了前所未有的高度。激光焊接技术凭借其非接触性、高精度、牢固的焊缝、高生产效率以及柔性化等独特优势,能够实现对消费电子产品的精细微加工,完美契合3C产品对速度、稳定性、可靠性和美观度的综合要求。因此,激光焊接技术有望在未来逐步取代传统焊接方法,推动整个行业的迅猛发展。
2.2 汽车行业:激光焊接推动轻量化进程,提升车身强度与装配精度
随着国家《节能与新能源汽车技术路线图》的推进,汽车轻量化成为行业发展的必然趋势。至2020年,汽车整备质量相较于2015年需减重10%,至2025年更需减重20%,至2030年则要达到35%的减重目标。在这一背景下,激光焊接技术凭借其独特优势,在汽车生产中发挥着越来越重要的作用。相较于传统的焊接方法,如电阻焊和二氧化碳气体保护焊,激光焊接不仅能降低车身重量,还能显著提高车身装配的精度,同时增强车身的强度,并降低冲压和装配成本。
汽车工业的持续转型升级,为激光焊接技术的进一步应用创造了有利条件。中国,作为全球汽车工业的重要一员,近年来汽车销量持续稳定增长,这为激光焊接设备在汽车领域的应用提供了广阔的市场空间。随着汽车轻量化趋势的日益明显,国产激光焊接技术的不断突破,以及应用渗透率的逐渐提升,激光焊接设备在汽车工业中的前景愈发看好。据联赢激光相关数据显示,当前国内激光焊接在汽车产业的应用率约为20%-25%,而欧美发达国家已达到60%以上,这预示着国内汽车激光焊接市场潜力巨大。
此外,锂电池领域的快速发展也为激光焊接设备带来了新的增长点。在动力及储能电池的制造过程中,激光焊接技术发挥着至关重要的作用。方壳动力电池需要经过多个激光焊接环节,而4680大圆柱电池的推出更是进一步提升了激光焊接的需求。与此同时,“碳中和”目标的推动下,储能设备的市场需求也在不断加速,这将进一步拉动激光焊接设备的需求增长。
3. 三重推动力:机器换人、设备升级与国产替代
激光焊接设备的广泛应用,受到了三重驱动力的推动:首先,机器换人成为趋势。焊接环境往往恶劣,如废气、粉尘、强光等,同时国内焊工短缺,人力成本上升,这些都促使制造业企业寻求工业自动化焊接设备的替代方案。其次,设备升级的需求日益显现。激光焊接技术相较于传统焊接方式,具有高精度、高效率以及易于集成自动化等显著优势。随着中国制造业向高端化转型,各细分领域的自动化水平提升成为迫切需求,这也进一步推动了激光焊接自动化设备的普及。最后,国产替代成为可能。尽管当前激光焊接设备国产化程度已较高,但在激光器和软件环节,国内企业仍存在较大的提升空间。随着国产激光器企业如锐科激光、杰普特的技术进步,以及软件环节如柏楚电子、金橙子的布局,未来国产化替代的潜力将进一步释放。
4. 核心标的
在激光焊接产业链中,有几个值得特别关注的关键环节和优质标的。首先,激光器环节,锐科激光以其连续光纤激光器技术脱颖而出,而杰普特则在MOPA激光器领域占据一席之地。其次,设备环节,联赢激光专注于激光焊接领域并具备激光器自制能力,逸飞激光则擅长圆柱全极耳锂电激光焊接,大族激光和华工科技作为激光设备综合供应商也备受瞩目。最后,在软件环节,柏楚电子的免示教智能焊接系统和金橙子的振镜焊接控制系统均具有较高的技术水平和市场潜力。
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