01 Лазерно-дугове гібридне зварювання товстих пластин
Зварювання товстих листів (товщина ≥ 20 мм) відіграє ключову роль у виробництві великогабаритного обладнання у таких важливих галузях, як аерокосмічна промисловість, навігація та суднобудування, залізничний транспорт тощо. Ці компоненти зазвичай характеризуються великою товщиною, складними формами з’єднань і складним обслуговуванням. середовищ. Якість зварювання безпосередньо впливає на продуктивність і термін служби обладнання. Через повільну швидкість зварювання та серйозні проблеми з розбризкуванням традиційний метод зварювання в захисному газі стикається з такими проблемами, як низька ефективність зварювання, високе енергоспоживання та велике залишкове напруження, що ускладнює виконання постійно зростаючих вимог до виробництва. Однак технологія лазерно-дугового гібридного зварювання відрізняється від традиційної технології зварювання. Він вдало поєднує в собі перевагилазерне зварюванняі дугового зварювання, і має такі характеристики, як велика глибина проплавлення, висока швидкість зварювання, висока ефективність і краща якість зварювання, як показано на малюнку 1. Тому ця технологія привернула широку увагу і почала застосовуватися в деяких ключових областях.
Рисунок 1 Принцип гібридного лазерно-дугового зварювання
02 Дослідження лазерно-дугового гібридного зварювання товстих пластин
Норвезький інститут промислових технологій і Технологічний університет Луле в Швеції досліджували однорідність конструкції композитних зварних з’єднань потужністю до 15 кВт для мікролегованої високоміцної низьколегованої сталі товщиною 45 мм. Університет Осаки та Єгипетський центральний металургійний науково-дослідний інститут використовували волоконний лазер потужністю 20 кВт для проведення досліджень однопрохідного лазерно-дугового гібридного процесу зварювання товстих листів (25 мм), використовуючи нижній вкладиш для вирішення проблеми нижнього горба. Датська компанія Force Technology використала два дискові лазери потужністю 16 кВт послідовно для проведення досліджень гібридного зварювання сталевих листів товщиною 40 мм при потужності 32 кВт, що вказує на те, що високопотужне лазерно-дугове зварювання, як очікується, використовуватиметься для зварювання фундаменту веж вітрової електростанції. , як показано на малюнку 2. Harbin Welding Co., Ltd. є першою в країні, яка освоїла основну технологію та технологію інтеграції обладнання високопотужного твердотільного лазерного електродугового зварювання з гібридним джерелом тепла. Це перший випадок успішного застосування високопотужного твердотільного лазера та дводротової гібридної технології та обладнання дугового зварювання з розплавленим електродом для висококласного обладнання в моїй країні. виробництво.
Рисунок 2. Схема розташування лазерної установки
Згідно з поточним статусом досліджень лазерно-дугового гібридного зварювання товстих листів у країні та за кордоном, можна побачити, що поєднання лазерно-дугового гібридного методу зварювання та канавки з вузьким зазором може досягти зварювання товстих пластин. Коли потужність лазера збільшується до понад 10 000 Вт, під дією високоенергетичного лазера змінюється поведінка випаровування матеріалу, процес взаємодії між лазером і плазмою, стабільний стан потоку розплавленої ванни, механізм теплопередачі та металургійна поведінка зварного шва Зміни відбуватимуться в різному ступені. Коли потужність збільшується до понад 10 000 Вт, збільшення щільності потужності посилить ступінь пароутворення в області біля маленького отвору, а сила віддачі безпосередньо вплине на стабільність маленького отвору та потік розплавленої ванни, тим самим впливаючи на процес зварювання. Зміни мають незначний вплив на впровадження лазерних процесів зварювання композитів. Ці характерні явища в процесі зварювання прямо чи опосередковано певною мірою відображають стабільність процесу зварювання і навіть можуть визначати якість зварювання. Ефект зв’язку двох джерел тепла – лазера та дуги – може змусити два джерела тепла повністю використовувати свої власні характеристики та отримати кращий ефект зварювання, ніж одноразове лазерне та дугове зварювання. Порівняно з методом лазерного автогенного зварювання, цей метод зварювання має переваги, пов’язані з сильною адаптацією зазору та великою зварюваною товщиною. У порівнянні з методом зварювання товстих листів із заповненням лазерного дроту з вузьким зазором, він має переваги високої ефективності плавлення дроту та хорошого ефекту сплавлення канавок. . Крім того, тяжіння лазера до дуги підвищує стабільність дуги, завдяки чому гібридне лазерно-дугове зварювання швидше, ніж традиційне дугове зварювання.лазерне зварювання присадним дротом, з відносно високою ефективністю зварювання.
03 Високопотужне лазерно-дугове гібридне зварювання
Технологія гібридного лазерно-дугового зварювання високої потужності широко використовується в суднобудівній промисловості. Судноверф Meyer у Німеччині встановила гібридну виробничу лінію CO2 лазерно-дугового зварювання потужністю 12 кВт для зварювання плоских листів корпусу та ребер жорсткості, щоб досягти формування кутових швів довжиною 20 метрів за один раз і зменшити ступінь деформації на 2/3. GE розробила гібридну систему волоконного лазерно-дугового зварювання з максимальною вихідною потужністю 20 кВт для зварювання авіаносця USS Saratoga, заощадивши 800 тонн зварного металу та скоротивши людино-години на 80%, як показано на малюнку 3. CSSC 725 використовує Високопотужна лазерно-дугова гібридна система зварювання з волоконним лазером потужністю 20 кВт, яка може зменшити зварювальну деформацію на 60% і підвищити ефективність зварювання на 300%. Шанхайська верф Waigaoqiao використовує високопотужну лазерно-дугову гібридну систему зварювання потужністю 16 кВт. Виробнича лінія використовує нову технологічну технологію лазерного гібридного зварювання + зварювання MAG для досягнення одностороннього однопрохідного зварювання та двостороннього формування сталевих пластин товщиною 4-25 мм. Технологія гібридного лазерно-дугового зварювання високої потужності широко використовується в бронетехніці. Його зварювальні характеристики: зварювання складних металоконструкцій великої товщини, низька вартість і висока ефективність виготовлення.
Малюнок 3. Авіаносець USS Sara Toga
Високопотужна лазерно-дугова гібридна технологія зварювання спочатку застосовувалася в деяких галузях промисловості і стане важливим засобом для ефективного виготовлення великих конструкцій із середньою та великою товщиною стінок. Наразі недостатньо досліджень щодо механізму високопотужного лазерно-дугового гібридного зварювання, який потребує подальшого вдосконалення, наприклад взаємодії між фотоплазмою та дугою та взаємодії між дугою та розплавленою ванною. Є ще багато невирішених проблем у високопотужному лазерно-дуговому гібридному процесі зварювання, таких як вузьке вікно процесу, нерівномірні механічні властивості структури зварного шва та складний контроль якості зварювання. Оскільки вихідна потужність лазерів промислового класу поступово зростає, технологія гібридного лазерно-дугового зварювання високої потужності розвиватиметься швидко, і продовжуватимуть з’являтися різноманітні нові технології гібридного лазерного зварювання. Локалізація, великомасштабність та інтелектуалізація будуть важливими тенденціями у розвитку високопотужного лазерного зварювального обладнання в майбутньому.
Час публікації: 24 квітня 2024 р
