在以往几年中,激光技术迅速发展,激光切割机已经广泛应用于金属加工中,但激光焊接机并没有得到很好的重视。其中一个原因是激光焊接机的市场规模较小,一些从事激光焊接的企业规模都很难做大。但近几年,随着汽车、电池、光通信、电子制造、钣金等几个主要领域对激光焊接需求快速增加,激光焊接的市场规模逐步扩大。
近些年,随着激光器功率的不断提升和价格的持续下降,更重要的是半导体激光器、光纤激光器逐渐开发了激光焊接应用场景,破除了原来激光焊接的技术瓶颈,扩大了其应用场景,打开新的市场空间。招商证券预测,激光焊接设备行业在2025年市场规模将超300亿,其中动力电池行业将贡献主要增量达到约200亿。
作为新兴技术的代表,激光行业过去10年表现出明显的成长性。据《中国激光产业发展报告》统计,2021年全球激光设备销售收入达到210亿美元,其中我国激光设备销售收入达到821亿元,同比增长约18.64%,大约占全球激光设备市场的60%,且自2011年以来,我国激光设备市场规模每年都保持着正增长。我们判断激光加工作为一种新兴的、先进的加工方式,将迎来下一个快速发展的“黄金十年”。
在所有的激光设备中,用于工业加工的比例,大约占60%。焊接是激光工业应用的主要场景之一,是利用高能量密度的激光束作为热源的高效、精密的焊接方法。
从技术突破的路径上来看,我国激光设备沿着打标、钣金切割、焊接、微纳加工的方向不断突破,目前打标和钣金切割设备的技术已比较成熟,技术迭代已放缓;焊接和微纳加工,将是激光加工技术下一个阶段技术迭代的主要方向。相较于激光切割和激光打标来说,激光焊接非标准化属性更加明显,对加工精度和运动控制的要求也更高。
《中国激光产业发展报告》统计,2021年我国激光成套设备销售收入为66.5亿元,同比增长29.88%,占中国激光设备销售总额的8.1%,我们预计未来该占比仍会逐步提升;由于该报告未将应用于汽车行业的激光焊接机器人等统计在内,我们认为国内实际的激光焊接设备市场规模应略高于该值,估计在100亿左右。
熔化焊:通过熔化基材表面的部分区域形成熔池,冷却结晶后形成焊缝,用于熔化基材的热源包括乙炔等燃烧气体、电弧、激光、电子束等;锂电中的激光焊,就属于熔化焊。
钎焊:将低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后,利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法;按照钎料熔点的高低,分为软钎焊(钎料温度低于450℃)、硬钎焊(钎料温度高于450℃);用于熔化焊的热源,通常也可以用于钎焊,除此之外,高温热风、高频电磁感应也可作为钎焊热源。
压力焊:对焊件施加压力,使接合面紧密地接触产生一定的塑性变形而完成焊接的方法,主要包括电阻焊、摩擦焊、扩散焊、超声波焊等。