01 Hrubé laserovo-oblúkové hybridné zváranie
Zváranie hrubých plechov (hrúbka ≥ 20 mm) hrá kľúčovú úlohu pri výrobe veľkých zariadení v dôležitých oblastiach, ako je letectvo, navigácia a stavba lodí, železničná doprava atď. Tieto komponenty sa zvyčajne vyznačujú veľkou hrúbkou, zložitými tvarmi spojov a komplexným servisom prostredia.Kvalita zvárania má priamy vplyv na výkon a životnosť zariadenia.Kvôli nízkej rýchlosti zvárania a vážnym problémom s rozstrekom čelí tradičná metóda zvárania v ochrannej atmosfére výzvam, ako je nízka účinnosť zvárania, vysoká spotreba energie a veľké zvyškové napätie, čo sťažuje splnenie stále sa zvyšujúcich výrobných požiadaviek.Technológia laserového oblúkového hybridného zvárania sa však líši od tradičnej technológie zvárania.Úspešne kombinuje výhodylaserové zváraniea oblúkové zváranie a má vlastnosti veľkej hĺbky prieniku, rýchlej rýchlosti zvárania, vysokej účinnosti a lepšej kvality zvaru, ako je znázornené na obrázku 1.Preto táto technológia pritiahla širokú pozornosť a začala sa uplatňovať v niektorých kľúčových oblastiach.
Obrázok 1 Princíp laserovo-oblúkového hybridného zvárania
02Výskum v oblasti laserovo-oblúkového hybridného zvárania hrubých plechov
Nórsky inštitút priemyselných technológií a Lule University of Technology vo Švédsku študovali štrukturálnu jednotnosť kompozitných zváraných spojov pod 15 kW pre 45 mm hrubú mikrolegovanú vysokopevnú nízkolegovanú oceľ.Univerzita v Osake a Egyptský centrálny metalurgický výskumný ústav použili vláknový laser s výkonom 20 kW na uskutočnenie výskumu jednopriechodového procesu hybridného zvárania hrubých plechov (25 mm) laserovým oblúkom s použitím spodnej vložky na vyriešenie problému spodného hrbolčeka.Dánska spoločnosť Force Technology Company použila dva 16 kW kotúčové lasery v sérii na uskutočnenie výskumu hybridného zvárania 40 mm hrubých oceľových plechov pri výkone 32 kW, čo naznačuje, že sa očakáva použitie vysokovýkonného laserového oblúkového zvárania pri zváraní základne veternej elektrárne na mori. , ako je znázornené na obrázku 2. Harbin Welding Co., Ltd. je prvou v krajine, ktorá zvládla základnú technológiu a technológiu integrácie zariadení vysokovýkonného oblúkového hybridného zvárania pomocou pevného lasera s tavnou elektródou.Je to prvýkrát, čo sa v mojej krajine úspešne aplikuje vysokovýkonná technológia a zariadenie na hybridné oblúkové zváranie s pevným laserom a dvojdrôtovou tavnou elektródou na špičkové zariadenia.výroby.
Obrázok 2. Schéma usporiadania laserovej inštalácie
Podľa súčasného stavu výskumu laserového oblúkového hybridného zvárania hrubých plechov doma a v zahraničí je vidieť, že kombináciou laserového oblúkového hybridného zvárania a úzkej medzery je možné dosiahnuť zváranie hrubých plechov.Keď sa výkon lasera zvýši na viac ako 10 000 wattov, pri ožiarení vysokoenergetickým laserom, správanie sa materiálu pri odparovaní, proces interakcie medzi laserom a plazmou, stabilný stav toku roztaveného bazéna, mechanizmus prenosu tepla a metalurgické správanie zvaru Zmeny nastanú v rôznej miere.Keď sa výkon zvýši na viac ako 10 000 wattov, zvýšenie hustoty výkonu zintenzívni stupeň odparovania v oblasti blízko malého otvoru a sila spätného rázu priamo ovplyvní stabilitu malého otvoru a prietok roztaveného bazéna, čím ovplyvňuje proces zvárania.Zmeny majú nezanedbateľný vplyv na implementáciu lasera a jeho procesov zvárania kompozitov.Tieto charakteristické javy v procese zvárania do určitej miery priamo alebo nepriamo odrážajú stabilitu procesu zvárania a môžu dokonca určovať kvalitu zvaru.Väzbový efekt dvoch zdrojov tepla lasera a oblúka môže spôsobiť, že tieto dva zdroje tepla naplno prejavia svoje vlastné charakteristiky a získajú lepšie zváracie účinky ako jednoduché laserové zváranie a oblúkové zváranie.V porovnaní s metódou laserového autogénneho zvárania má táto metóda zvárania výhody silnej prispôsobivosti medzier a veľkej zvárateľnej hrúbky.V porovnaní s metódou zvárania hrubých dosiek laserovým drôtom s úzkymi medzerami má výhody vysokej účinnosti tavenia drôtu a dobrého efektu fúzie drážok..Okrem toho priťahovanie lasera k oblúku zvyšuje stabilitu oblúka, vďaka čomu je hybridné zváranie laserom a oblúkom rýchlejšie ako tradičné oblúkové zváranie azváranie laserovým plniacim drôtoms relatívne vysokou účinnosťou zvárania.
03 Vysokovýkonné laserovo-oblúkové hybridné zváranie
Technológia hybridného zvárania laserovým oblúkom s vysokým výkonom je široko používaná v lodiarskom priemysle.Meyer Shipyard v Nemecku zriadila výrobnú linku na hybridné zváranie CO2 laserom a oblúkom s výkonom 12 kW na zváranie plochých dosiek a výstuh trupu, aby sa dosiahlo vytvorenie 20 m dlhých kútových zvarov naraz a znížil sa stupeň deformácie o 2/3.Spoločnosť GE vyvinula hybridný zvárací systém s vláknovým laserom a oblúkom s maximálnym výstupným výkonom 20 kW na zváranie lietadlovej lode USS Saratoga, čím sa ušetrilo 800 ton zvarového kovu a znížilo sa pracovné hodiny o 80 %, ako je znázornené na obrázku 3. CSSC 725 používa a 20kW vláknový laserový vysokovýkonný laser-oblúkový hybridný zvárací systém, ktorý môže znížiť deformáciu zvárania o 60% a zvýšiť účinnosť zvárania o 300%.Lodenica Shanghai Waigaoqiao používa 16kW vláknový laser s vysokovýkonným laserovým oblúkovým hybridným zváracím systémom.Výrobná linka využíva novú procesnú technológiu laserového hybridného zvárania + zvárania MAG na dosiahnutie jednostranného jednopriechodového zvárania a obojstranného tvarovania oceľových plechov s hrúbkou 4-25 mm.Technológia hybridného zvárania laserovým oblúkom s vysokým výkonom sa široko používa v obrnených vozidlách.Jeho zváracie charakteristiky sú: zváranie zložitých kovových konštrukcií veľkých hrúbok, nízka cena a vysoká efektívnosť výroby.
Obrázok 3. Lietadlová loď USS Sara Toga
Technológia vysokovýkonného laserového oblúkového hybridného zvárania bola pôvodne aplikovaná v niektorých priemyselných oblastiach a stane sa dôležitým prostriedkom pre efektívnu výrobu veľkých konštrukcií so strednou a veľkou hrúbkou steny.V súčasnosti chýba výskum mechanizmu vysokovýkonného laserového oblúkového hybridného zvárania, ktorý je potrebné ďalej posilniť, ako je interakcia medzi fotoplazmou a oblúkom a interakcia medzi oblúkom a roztaveným bazénom.V procese vysokovýkonného laserového oblúkového hybridného zvárania je stále veľa nevyriešených problémov, ako je úzke procesné okno, nerovnomerné mechanické vlastnosti zvarovej štruktúry a komplikovaná kontrola kvality zvárania.Ako sa výstupný výkon priemyselných laserov postupne zvyšuje, technológia vysokovýkonného laserového oblúkového hybridného zvárania sa bude rýchlo rozvíjať a bude sa naďalej objavovať množstvo nových technológií laserového hybridného zvárania.Lokalizácia, veľký rozsah a inteligencia budú v budúcnosti dôležitými trendmi vo vývoji vysokovýkonných laserových zváracích zariadení.
Čas odoslania: 24. apríla 2024
