01 Lasersko-lučno hibridno zavarivanje debelih ploča
Zavarivanje debelih ploča (debljine ≥ 20 mm) igra ključnu ulogu u proizvodnji velike opreme u važnim područjima kao što su zrakoplovstvo, navigacija i brodogradnja, željeznički transport itd. Ove komponente obično karakteriziraju velika debljina, složeni oblici spojeva i složena usluga okruženja. Kvaliteta zavarivanja ima izravan utjecaj na performanse i vijek trajanja opreme. Zbog male brzine zavarivanja i ozbiljnih problema s prskanjem, tradicionalna metoda zavarivanja zaštićenog plinom suočava se s izazovima poput niske učinkovitosti zavarivanja, velike potrošnje energije i velikog zaostalog naprezanja, što otežava ispunjavanje stalno rastućih zahtjeva proizvodnje. Međutim, tehnologija lasersko-lučnog hibridnog zavarivanja razlikuje se od tradicionalne tehnologije zavarivanja. Uspješno kombinira prednostilasersko zavarivanjei elektrolučno zavarivanje, a ima karakteristike velike dubine prodiranja, velike brzine zavarivanja, visoke učinkovitosti i bolje kvalitete zavara, kao što je prikazano na slici 1. Stoga je ova tehnologija privukla široku pozornost i počela se primjenjivati u nekim ključnim područjima.
Slika 1. Princip lasersko-lučnog hibridnog zavarivanja
02Istraživanje lasersko-lučnog hibridnog zavarivanja debelih ploča
Norveški institut za industrijsku tehnologiju i Tehnološko sveučilište Lule u Švedskoj proučavali su strukturnu ujednačenost kompozitnih zavarenih spojeva ispod 15 kW za mikrolegirani niskolegirani čelik visoke čvrstoće debljine 45 mm. Sveučilište u Osaki i Središnji metalurški istraživački institut u Egiptu koristili su 20kW vlaknasti laser za provođenje istraživanja jednoprolaznog lasersko-lučnog hibridnog procesa zavarivanja debelih ploča (25 mm), koristeći podlogu za rješavanje problema s izbočinom dna. Danska tvrtka Force Technology koristila je dva disk lasera od 16 kW u nizu za provođenje istraživanja hibridnog zavarivanja čeličnih ploča debljine 40 mm pri 32 kW, što ukazuje da se očekuje da će se lasersko-lučno zavarivanje velike snage koristiti u zavarivanju baze tornja za vjetroelektrane na moru , kao što je prikazano na slici 2. Harbin Welding Co., Ltd. je prvi u zemlji koji je ovladao temeljnom tehnologijom i tehnologijom integracije opreme za elektrolučno zavarivanje s hibridnim izvorom topline velike snage. Ovo je prvi put da se uspješna primjena tehnologije i opreme za hibridno zavarivanje s čvrstim laserom i dvožičnom taljivom elektrodom velike snage na vrhunsku opremu u mojoj zemlji. proizvodnja.
Slika 2. Dijagram rasporeda laserske instalacije
Prema trenutnom statusu istraživanja lasersko-lučnog hibridnog zavarivanja debelih limova u zemlji i inozemstvu, može se vidjeti da se kombinacijom lasersko-lučnog hibridnog zavarivanja i utora s uskim razmakom može postići zavarivanje debelih limova. Kada se snaga lasera poveća na više od 10 000 watta, pod zračenjem visokoenergetskog lasera, ponašanje isparavanja materijala, proces interakcije između lasera i plazme, stabilno stanje toka rastaljenog bazena, mehanizam prijenosa topline i metalurško ponašanje zavara Promjene će se dogoditi u različitim stupnjevima. Kako se snaga povećava na više od 10 000 vata, povećanje gustoće snage pojačat će stupanj isparavanja u području u blizini male rupe, a povratna sila izravno će utjecati na stabilnost male rupe i tok bazena rastaljene tvari, čime utječe na proces zavarivanja. Promjene imaju nezanemariv utjecaj na implementaciju lasera i postupaka kompozitnog zavarivanja. Ove karakteristične pojave u procesu zavarivanja izravno ili neizravno odražavaju donekle stabilnost procesa zavarivanja, pa čak mogu odrediti i kvalitetu zavara. Učinak spajanja dvaju izvora topline lasera i luka može učiniti da dva izvora topline daju punu prednost svojim karakteristikama i postižu bolje učinke zavarivanja od pojedinačnog laserskog zavarivanja i elektrolučnog zavarivanja. U usporedbi s metodom laserskog autogenog zavarivanja, ova metoda zavarivanja ima prednosti snažne prilagodljivosti razmaka i velike zavarljive debljine. U usporedbi s metodom zavarivanja debelih ploča s laserskim punjenjem žice s uskim procjepom, ima prednosti visoke učinkovitosti taljenja žice i dobrog učinka fuzije utora. . Osim toga, privlačnost lasera prema luku povećava stabilnost luka, čineći lasersko-lučno hibridno zavarivanje bržim od tradicionalnog elektrolučnog zavarivanja ilasersko zavarivanje žicama za punjenje, s relativno visokom učinkovitošću zavarivanja.
03 Primjena hibridnog lasersko-lučnog zavarivanja velike snage
Lasersko-lučna hibridna tehnologija zavarivanja velike snage široko se koristi u brodograđevnoj industriji. Brodogradilište Meyer u Njemačkoj uspostavilo je 12kW CO2 lasersko-lučnu proizvodnu liniju za hibridno zavarivanje za zavarivanje ravnih ploča trupa i ukrućenja kako bi se postiglo formiranje 20 m dugih kutnih zavara u jednom potezu i smanjio stupanj deformacije za 2/3. GE je razvio hibridni sustav za zavarivanje s laserskim lukom i vlaknima s maksimalnom izlaznom snagom od 20 kW za zavarivanje nosača zrakoplova USS Saratoga, štedeći 800 tona metala za zavarivanje i smanjujući radne sate za 80%, kao što je prikazano na slici 3. CSSC 725 usvaja 20kW vlaknasti laserski hibridni sustav zavarivanja s laserskim lukom velike snage, koji može smanjiti deformaciju zavarivanja za 60% i povećati učinkovitost zavarivanja za 300%. Šangajsko brodogradilište Waigaoqiao koristi 16kW hibridni sustav laserskog zavarivanja velike snage s optičkim laserom. Proizvodna linija usvaja novu tehnologiju procesa laserskog hibridnog zavarivanja + MAG zavarivanja kako bi se postiglo jednostrano zavarivanje u jednom prolazu i dvostrano oblikovanje čeličnih ploča debljine 4-25 mm. Hibridna tehnologija lasersko-lučnog zavarivanja velike snage široko se koristi u oklopnim vozilima. Zavarivačke karakteristike su mu: zavarivanje složenih metalnih konstrukcija velikih debljina, niska cijena i visoka učinkovitost izrade.
Slika 3. Nosač zrakoplova USS Sara Toga
Hibridna tehnologija lasersko-lučnog zavarivanja velike snage u početku se primjenjivala u nekim industrijskim područjima i postat će važno sredstvo za učinkovitu proizvodnju velikih konstrukcija srednje i velike debljine stijenki. Trenutačno nedostaju istraživanja o mehanizmu hibridnog lasersko-lučnog zavarivanja velike snage, koje treba dodatno ojačati, kao što je interakcija između fotoplazme i luka i interakcija između luka i bazena taline. Još uvijek postoje mnogi neriješeni problemi u hibridnom postupku lasersko-lučnog zavarivanja velike snage, kao što su uzak procesni prozor, neujednačena mehanička svojstva strukture zavara i komplicirana kontrola kvalitete zavarivanja. Kako se izlazna snaga industrijskih lasera postupno povećava, tehnologija lasersko-lučnog hibridnog zavarivanja velike snage će se brzo razvijati, a niz novih tehnologija laserskog hibridnog zavarivanja nastavit će se pojavljivati. Lokalizacija, velika skala i inteligencija bit će važni trendovi u razvoju opreme za lasersko zavarivanje velike snage u budućnosti.
Vrijeme objave: 24. travnja 2024
