Въведение в високомощното лазерно дъгово хибридно заваряване

Лазерно-дъгово хибридно заваряванеg е метод за лазерно заваряване, който комбинира лазерен лъч и дъга за заваряване. Комбинацията от лазерен лъч и дъга демонстрира напълно значителното подобрение в скоростта на заваряване, дълбочината на проникване и стабилността на процеса. От края на 80-те години на миналия век непрекъснатото развитие на високомощните лазери насърчи развитието на технологията за хибридно заваряване с лазерна дъга. Въпроси като дебелината на материала, отразяващата способност на материала и способността за преодоляване на празнини вече не са пречки за заваръчната технология. Успешно се използва при заваряване на части от материал със средна дебелина.

Технология на лазерно дъгово хибридно заваряване

В процеса на хибридно заваряване с лазерна дъга, лазерният лъч и дъгата взаимодействат в общ басейн с разтопена вода, за да произведат тесни и дълбоки заварки, като по този начин подобряват производителността, както е показано на фигура 1.

Фигура 1 Схема на процеса на лазерно дъгово хибридно заваряване

Основни принципи на лазерно дъгово хибридно заваряване

Лазерното заваряване е известно със своята много тясна зона, засегната от топлина, и неговият лазерен лъч може да бъде фокусиран върху малка площ, за да се получат тесни и дълбоки заваръчни шевове, които могат да постигнат по-високи скорости на заваряване, като по този начин се намалява входящата топлина и вероятността от термична деформация на заварени части. Лазерното заваряване обаче има слаба способност за преодоляване на празнини, така че се изисква висока прецизност при сглобяването на детайла и подготовката на ръбовете. Лазерното заваряване е много трудно за заваряване на материали с висока отразяваща способност като алуминий, мед и злато. За разлика от това, процесът на електродъгово заваряване има отлична способност за преодоляване на празнини, висока електрическа ефективност и може ефективно да заварява материали с висока отразяваща способност. Но ниската енергийна плътност по време на електродъгово заваряване забавя процеса на заваряване, което води до голямо количество топлина в зоната на заваряване и причинява термична деформация на заварените части. Следователно използването на високомощен лазерен лъч за заваряване с дълбоко проникване и синергията на дъга с висока енергийна ефективност, чийто хибриден ефект компенсира недостатъците на процеса и допълва неговите предимства, както е показано на фигура 2.

Недостатъците на лазерното заваряване са слаба способност за преодоляване на празнини и високи изисквания за сглобяване на детайла; недостатъците на електродъговото заваряване са ниска енергийна плътност и малка дълбочина на топене при заваряване на дебели плочи, което генерира голямо количество топлина в зоната на заваряване и причинява термична деформация на заварените части. Комбинацията от двете може да повлияе и да се поддържа взаимно и да компенсира дефектите на процеса на заваряване на всеки друг, давайки пълна игра на предимствата на лазерното дълбоко топене и покритието за дъгова заварка, постигайки предимствата на малък вложен топлина, малка деформация на заваръчния шев, бърза скорост на заваряване и висока якост на заваряване, както е показано на фигура 3. Сравнението на ефектите от лазерно заваряване, електродъгово заваряване и хибридно заваряване с лазерна дъга върху средни и дебели плочи е показано в таблица 1.

Таблица 1 Сравнение на заваръчните ефекти на средни и дебели плочи

Фигура 3 Диаграма на процеса на лазерно дъгово хибридно заваряване

Кутия за хибридно дъгово заваряване Mavenlaser

Оборудването за дъгова хибридна заварка Mavenlaser се състои главно от aРъка на робот, лазер, чилър, aзаваръчна глава, източник на електродъгово заваряване и т.н., както е показано на фигура 4.

Области на приложение и тенденции в развитието на хибридното лазерно дъгово заваряване

Полета за приложение

С развитието на високомощната лазерна технология хибридното заваряване с лазерна дъга се използва широко в различни области. Той има предимствата на висока ефективност на заваряване, висока толерантност на междини и дълбоко проникване при заваряване. Това е предпочитаният метод за заваряване на средни и дебели плочи. Това също е метод на заваряване, който може да замени традиционното заваряване в областта на производството на широкомащабно оборудване. Той се използва широко в индустриални области като инженерни машини, мостове, контейнери, тръбопроводи, кораби, стоманени конструкции и тежка промишленост.