01 Tlusté plátové laser-obloukové hybridní svařování
Svařování tlustých plechů (tloušťka ≥ 20 mm) hraje klíčovou roli při výrobě velkých zařízení v důležitých oblastech, jako je letectví, navigace a stavba lodí, železniční doprava atd. Tyto součásti se obvykle vyznačují velkou tloušťkou, složitými tvary spojů a komplexním servisem prostředí.Kvalita svařování má přímý vliv na výkon a životnost zařízení.Vzhledem k nízké rychlosti svařování a vážným problémům s rozstřikem čelí tradiční metoda svařování v ochranné atmosféře výzvám, jako je nízká účinnost svařování, vysoká spotřeba energie a velké zbytkové napětí, což ztěžuje splnění stále se zvyšujících výrobních požadavků.Technologie laserového obloukového hybridního svařování se však od tradiční technologie svařování liší.Úspěšně kombinuje výhodylaserové svařovánía obloukové svařování a má vlastnosti velké hloubky průniku, vysoké rychlosti svařování, vysoké účinnosti a lepší kvality svaru, jak ukazuje obrázek 1.Proto tato technologie vzbudila širokou pozornost a začala se uplatňovat v některých klíčových oblastech.
Obrázek 1 Princip laserového obloukového hybridního svařování
02Výzkum laserového obloukového hybridního svařování tlustých plechů
Norský institut průmyslové technologie a Lule University of Technology ve Švédsku studovaly strukturální jednotnost kompozitních svarových spojů pod 15 kW pro 45 mm silnou mikrolegovanou vysokopevnostní nízkolegovanou ocel.Univerzita v Ósace a Egyptský Ústřední metalurgický výzkumný ústav použily vláknový laser o výkonu 20 kW k provádění výzkumu jednoprůchodového hybridního procesu laserového obloukového svařování tlustých plechů (25 mm) s použitím spodní vložky k vyřešení problému spodního hrbolu.Společnost Danish Force Technology Company použila dva 16 kW diskové lasery v sérii k provedení výzkumu hybridního svařování 40 mm tlustých ocelových plechů při výkonu 32 kW, což naznačuje, že se očekává použití vysoce výkonného laserového obloukového svařování při svařování základny větrných elektráren na moři. , jak je znázorněno na obrázku 2. Harbin Welding Co., Ltd. je první v zemi, která zvládla základní technologii a technologii integrace zařízení vysoce výkonnou pevnou laserovou tavící elektrodou obloukového hybridního tepelného svařování.Je to poprvé, kdy jsem v mé zemi úspěšně použil vysoce výkonnou technologii a zařízení pro hybridní svařování s vysoce výkonným pevným laserem a dvoudrátovou tavicí elektrodou pro obloukové svařování na špičková zařízení.výrobní.
Obrázek 2. Schéma uspořádání laserové instalace
Podle aktuálního stavu výzkumu laser-obloukového hybridního svařování tlustých plechů doma i v zahraničí je vidět, že kombinací laser-obloukového hybridního způsobu svařování a úzké spárové drážky lze dosáhnout svařování tlustých plechů.Když se výkon laseru zvýší na více než 10 000 wattů, při ozařování vysokoenergetickým laserem, chování materiálu při odpařování, proces interakce mezi laserem a plazmatem, stabilní stav toku roztavené lázně, mechanismus přenosu tepla a metalurgické chování svaru Změny budou docházet v různé míře.Když se výkon zvýší na více než 10 000 wattů, zvýšení hustoty výkonu zesílí stupeň odpařování v oblasti poblíž malého otvoru a síla zpětného rázu přímo ovlivní stabilitu malého otvoru a proudění roztavené lázně, což ovlivňuje proces svařování.Změny mají nezanedbatelný dopad na implementaci laseru a jeho kompozitních svařovacích procesů.Tyto charakteristické jevy ve svařovacím procesu přímo či nepřímo odrážejí do určité míry stabilitu svařovacího procesu a mohou dokonce určovat kvalitu svaru.Spojovací účinek dvou zdrojů tepla laseru a oblouku může způsobit, že dva zdroje tepla plně vyhovují svým vlastním charakteristikám a získávají lepší svařovací účinky než jednoduché laserové svařování a obloukové svařování.Ve srovnání s metodou laserového autogenního svařování má tato metoda svařování výhody silné přizpůsobivosti mezery a velké svařitelné tloušťky.Ve srovnání s metodou svařování tlustých plechů laserovým vyplňováním drátu s úzkou mezerou má výhody vysoké účinnosti tavení drátu a dobrého efektu fúze drážek..Navíc přitahování laseru k oblouku zvyšuje stabilitu oblouku, díky čemuž je hybridní svařování laserem a obloukem rychlejší než tradiční obloukové svařování asvařování laserovým přídavným drátems relativně vysokou účinností svařování.
03 Aplikace hybridního svařování laserem a obloukem s vysokým výkonem
Technologie hybridního svařování laserovým obloukem s vysokým výkonem je široce používána v loďařském průmyslu.Meyer Shipyard v Německu zřídila 12kW CO2 laserovou obloukovou hybridní svařovací linku pro svařování plochých plechů a výztuh trupu, aby bylo dosaženo vytvoření 20m dlouhých koutových svarů najednou a snížení stupně deformace o 2/3.Společnost GE vyvinula hybridní svařovací systém s vláknovým laserem a obloukem s maximálním výstupním výkonem 20 kW pro svařování letadlové lodi USS Saratoga, čímž se ušetřilo 800 tun svarového kovu a zkrátilo se pracovní hodiny o 80 %, jak ukazuje obrázek 3. CSSC 725 používá a 20kW vláknový laserový vysoce výkonný laser-obloukový hybridní svařovací systém, který může snížit deformaci svařování o 60% a zvýšit účinnost svařování o 300%.Shanghai Waigaoqiao Shipyard používá 16kW vláknový laser s vysokým výkonem laser-obloukový hybridní svařovací systém.Výrobní linka využívá novou procesní technologii laserového hybridního svařování + svařování MAG pro dosažení jednostranného jednoprůchodového svařování a oboustranného tváření ocelových plechů o tloušťce 4-25 mm.Technologie vysokovýkonného laserového obloukového hybridního svařování je široce používána v obrněných vozidlech.Jeho svařovací charakteristiky jsou: svařování složitých kovových konstrukcí velké tloušťky, nízká cena a vysoká účinnost výroby.
Obrázek 3. Letadlová loď USS Sara Toga
Technologie vysokovýkonného laserového obloukového hybridního svařování byla zpočátku aplikována v některých průmyslových oblastech a stane se důležitým prostředkem pro efektivní výrobu velkých konstrukcí se střední a velkou tloušťkou stěny.V současné době chybí výzkum mechanismu vysokovýkonného laserového obloukového hybridního svařování, který je třeba dále posílit, jako je interakce mezi fotoplazmou a obloukem a interakce mezi obloukem a tavnou lázní.Stále existuje mnoho nevyřešených problémů v procesu hybridního svařování laserem a obloukem s vysokým výkonem, jako je úzké procesní okno, nerovnoměrné mechanické vlastnosti struktury svaru a komplikovaná kontrola kvality svařování.S postupným zvyšováním výstupního výkonu průmyslových laserů se bude rychle rozvíjet vysoce výkonná technologie laserového obloukového hybridního svařování a bude se i nadále objevovat řada nových technologií laserového hybridního svařování.Lokalizace, rozsáhlost a inteligence budou v budoucnu důležitými trendy ve vývoji vysokovýkonných laserových svařovacích zařízení.
Čas odeslání: 24. dubna 2024
