01 Лазерно-дъгово хибридно заваряване на дебела плоча
Заваряването на дебела плоча (дебелина ≥ 20 mm) играе ключова роля в производството на голямо оборудване във важни области като космическата промишленост, навигацията и корабостроенето, железопътния транспорт и др. Тези компоненти обикновено се характеризират с голяма дебелина, сложни форми на съединения и комплексно обслужване среди. Качеството на заваряване има пряко влияние върху работата и живота на оборудването. Поради бавната скорост на заваряване и сериозните проблеми с пръскането, традиционният метод за заваряване в защитен газ е изправен пред предизвикателства като ниска ефективност на заваряване, висока консумация на енергия и голямо остатъчно напрежение, което затруднява посрещането на непрекъснато нарастващите изисквания за производство. Технологията за хибридно заваряване с лазерна дъга обаче е различна от традиционната технология за заваряване. Успешно съчетава предимствата налазерно заваряванеи електродъгово заваряване и има характеристиките на голяма дълбочина на проникване, бърза скорост на заваряване, висока ефективност и по-добро качество на заварката, както е показано на фигура 1. Следователно тази технология привлече широко внимание и започна да се прилага в някои ключови области.
Фигура 1 Принцип на лазерно-дъгово хибридно заваряване
02 Изследване на лазерно-дъгово хибридно заваряване на дебели плочи
Норвежкият институт по индустриални технологии и Технологичният университет Луле в Швеция проучиха структурната еднородност на композитни заварени съединения под 15kW за микролегирана високоякостна нисколегирана стомана с дебелина 45 mm. Университетът в Осака и Централният металургичен изследователски институт на Египет използваха 20kW влакнест лазер, за да проведат изследване на процеса на еднопроходно лазерно-дъгово хибридно заваряване на дебели плочи (25 mm), използвайки долна обшивка за решаване на проблема с долната гърбица. Датската компания Force Technology използва два 16 kW дискови лазера в серия, за да проведе изследване на хибридното заваряване на стоманени плочи с дебелина 40 mm при 32 kW, което показва, че високомощното лазерно-дъгово заваряване се очаква да се използва при заваряване на основата на кулите за вятърна енергия в морето , както е показано на фигура 2. Harbin Welding Co., Ltd. е първата в страната, която овладява основната технология и технологията за интегриране на оборудването на високомощно твърдо вещество хибридно заваряване с топлинен източник с лазерно топящ се електрод. Това е първият път за успешно прилагане на високомощна технология и оборудване за хибридно дъгово заваряване с твърд лазер и двоен проводник за електродъгово заваряване към оборудване от висок клас в моята страна. производство.
Фигура 2. Схема на разположение на лазерната инсталация
Според текущото състояние на изследванията на лазерно-дъгово хибридно заваряване на дебели плочи у нас и в чужбина, може да се види, че комбинацията от лазерно-дъгов хибриден метод на заваряване и жлеб с тясна междина може да постигне заваряване на дебели плочи. Когато мощността на лазера се увеличи до повече от 10 000 вата, под облъчването на високоенергиен лазер, поведението на изпаряване на материала, процесът на взаимодействие между лазер и плазма, стабилното състояние на потока от разтопен басейн, механизмът за пренос на топлина и металургичното поведение на заваръчния шев Ще настъпят промени в различна степен. Тъй като мощността се увеличава до повече от 10 000 вата, увеличаването на плътността на мощността ще засили степента на изпарение в зоната близо до малкия отвор и силата на отката ще повлияе пряко на стабилността на малкия отвор и потока на разтопения басейн, като по този начин засяга процеса на заваряване. Промените имат незначително въздействие върху внедряването на лазерни и композитни заваръчни процеси. Тези характерни явления в процеса на заваряване пряко или косвено отразяват до известна степен стабилността на процеса на заваряване и дори могат да определят качеството на заваръчния шев. Ефектът на свързване на двата източника на топлина на лазера и дъгата може да накара двата източника на топлина да дадат пълна възможност за собствените си характеристики и да постигнат по-добри заваръчни ефекти от единичното лазерно заваряване и електродъговото заваряване. В сравнение с метода на лазерно автогенно заваряване, този метод на заваряване има предимствата на силна адаптивност на междините и голяма заваряема дебелина. В сравнение с метода за заваряване на дебели плочи с лазерно запълване с тесен процеп, той има предимствата на висока ефективност на топене на телта и добър ефект на сливане на канали. . В допълнение, привличането на лазера към дъгата повишава стабилността на дъгата, което прави лазерно-дъговото хибридно заваряване по-бързо от традиционното дъгово заваряване илазерно заваряване на тел за пълнене, с относително висока ефективност на заваряване.
03 Приложение за високомощно лазерно-дъгово хибридно заваряване
Високомощната лазерно-дъгова хибридна заваръчна технология се използва широко в корабостроителната индустрия. Корабостроителницата Meyer в Германия е създала производствена линия за хибридно лазерно-дъгово заваряване с мощност 12kW за заваряване на плоски плочи на корпуса и усилващи елементи, за да се постигне образуването на 20-метрови дълги ъглови шевове наведнъж и да се намали степента на деформация с 2/3. GE разработи хибридна система за влакнесто лазерно-дъгово заваряване с максимална изходна мощност от 20kW за заваряване на самолетоносача USS Saratoga, спестявайки 800 тона заваръчен метал и намалявайки човекочасовете с 80%, както е показано на фигура 3. CSSC 725 приема 20kW фибролазерна високомощна лазерно-дъгова хибридна система за заваряване, която може да намали деформацията при заваряване с 60% и повишаване на ефективността на заваряване с 300%. Shanghai Waigaoqiao Shipyard използва 16kW фибролазерна високомощна лазерно-дъгова хибридна система за заваряване. Производствената линия приема нова технологична технология на лазерно хибридно заваряване + MAG заваряване за постигане на едностранно еднопроходно заваряване и двустранно формоване на стоманени плочи с дебелина 4-25 mm. Хибридната технология за лазерно-дъгово заваряване с висока мощност се използва широко в бронираните превозни средства. Заваръчните му характеристики са: заваряване на сложни метални конструкции с голяма дебелина, ниска цена и висока ефективност на производство.
Фигура 3. Самолетоносач USS Sara Toga
Технологията за високомощно лазерно-дъгово хибридно заваряване първоначално се прилага в някои индустриални области и ще се превърне във важно средство за ефективно производство на големи конструкции със средна и голяма дебелина на стените. Понастоящем липсват изследвания върху механизма на високомощно лазерно-дъгово хибридно заваряване, което трябва да бъде допълнително укрепено, като взаимодействието между фотоплазмата и дъгата и взаимодействието между дъгата и разтопения басейн. Все още има много нерешени проблеми в процеса на високомощно лазерно-дъгово хибридно заваряване, като тесен прозорец на процеса, неравномерни механични свойства на заваръчната структура и сложен контрол на качеството на заваряване. Тъй като изходната мощност на лазерите от промишлен клас постепенно се увеличава, технологията за хибридно лазерно дъгово заваряване с висока мощност ще се развива бързо и ще продължат да се появяват различни нови технологии за лазерно хибридно заваряване. Локализацията, големият мащаб и интелигентността ще бъдат важни тенденции в развитието на високомощно лазерно заваръчно оборудване в бъдеще.
Време на публикуване: 24 април 2024 г
