01 Hibridno lasersko obločno varjenje debelih plošč
Varjenje debelih plošč (debeline ≥ 20 mm) ima ključno vlogo pri proizvodnji velike opreme na pomembnih področjih, kot so vesoljska industrija, navigacija in ladjedelništvo, železniški promet itd. Za te komponente so običajno značilne velika debelina, zapletene oblike spojev in zapletene storitve okoljih. Kakovost varjenja neposredno vpliva na delovanje in življenjsko dobo opreme. Zaradi počasne hitrosti varjenja in resnih težav z brizganjem se tradicionalna metoda varjenja z zaščitenim plinom sooča z izzivi, kot so nizka učinkovitost varjenja, visoka poraba energije in velike preostale napetosti, zaradi česar je težko izpolniti vedno večje proizvodne zahteve. Vendar se tehnologija hibridnega varjenja z laserskim oblokom razlikuje od tradicionalne tehnologije varjenja. Uspešno združuje prednostilasersko varjenjein obločno varjenje ter ima značilnosti velike globine penetracije, visoke hitrosti varjenja, visoke učinkovitosti in boljše kakovosti zvara, kot je prikazano na sliki 1. Zato je ta tehnologija pritegnila široko pozornost in se začela uporabljati na nekaterih ključnih področjih.
Slika 1 Princip lasersko obločnega hibridnega varjenja
02Raziskave lasersko obločnega hibridnega varjenja debelih plošč
Norveški inštitut za industrijsko tehnologijo in tehnološka univerza Lule na Švedskem sta preučevala strukturno enotnost kompozitnih zvarnih spojev pod 15 kW za 45 mm debelo mikrolegirano nizkolegirano jeklo visoke trdnosti. Univerza v Osaki in Egiptovski osrednji metalurški raziskovalni inštitut sta uporabila 20kW laser z vlakni za izvedbo raziskav o enoprehodnem postopku hibridnega varjenja z laserskim oblokom debelih plošč (25 mm) z uporabo spodnje obloge za rešitev problema spodnje grbe. Dansko podjetje Force Technology Company je zaporedoma uporabilo dva diskovna laserja s 16 kW za izvedbo raziskav o hibridnem varjenju 40 mm debelih jeklenih plošč pri 32 kW, kar kaže, da se pričakuje, da se bo visoko zmogljivo lasersko obločno varjenje uporabljalo pri varjenju temeljev stolpov vetrnih elektrarn na morju , kot je prikazano na sliki 2. Harbin Welding Co., Ltd. je prvi v državi, ki je obvladal temeljno tehnologijo in tehnologijo integracije opreme visokozmogljivega varjenja s hibridnim virom toplote s trdno lasersko talilno elektrodo. To je prvič, da sem uspešno uporabil tehnologijo in opremo za hibridno obločno varjenje z visoko zmogljivim laserjem in talilno elektrodo z dvojno žico na vrhunski opremi v moji državi. proizvodnja.
Slika 2. Diagram postavitve laserske namestitve
Glede na trenutni status raziskav lasersko-obločnega hibridnega varjenja debelih plošč doma in v tujini je razvidno, da lahko kombinacija metode lasersko-obločnega hibridnega varjenja in utora z ozko režo doseže varjenje debelih plošč. Ko se moč laserja poveča na več kot 10.000 vatov, se pod obsevanjem visokoenergetskega laserja spremeni obnašanje materiala pri uparjanju, proces interakcije med laserjem in plazmo, stabilno stanje pretoka staljenega bazena, mehanizem prenosa toplote in metalurško obnašanje zvara Do sprememb bo prišlo v različnih stopnjah. Ko se moč poveča na več kot 10.000 vatov, bo povečanje gostote moči okrepilo stopnjo izhlapevanja v območju blizu majhne luknje, povratna sila pa bo neposredno vplivala na stabilnost majhne luknje in pretok bazena staline, kar vpliva na postopek varjenja. Spremembe imajo nezanemarljiv vpliv na implementacijo laserskega varjenja in postopkov njegovega kompozitnega varjenja. Ti značilni pojavi v procesu varjenja posredno ali neposredno odražajo do neke mere stabilnost varilnega procesa in lahko celo določajo kakovost zvara. Učinek spajanja dveh virov toplote, laserja in obloka, lahko povzroči, da oba vira toplote v celoti upoštevata svoje značilnosti in dosežeta boljše varilne učinke kot enojno lasersko varjenje in obločno varjenje. V primerjavi z metodo laserskega avtogenega varjenja ima ta metoda varjenja prednosti močne prilagodljivosti vrzeli in velike varljive debeline. V primerjavi z metodo varjenja debelih plošč z laserskim polnjenjem žice z ozko režo ima prednosti visoke učinkovitosti taljenja žice in dobrega učinka taljenja utorov. . Poleg tega privlačnost laserja k obloku poveča stabilnost obloka, zaradi česar je lasersko obločno hibridno varjenje hitrejše od tradicionalnega obločnega varjenja inlasersko varjenje polnilne žice, z relativno visoko učinkovitostjo varjenja.
03 Visokozmogljiva hibridna aplikacija za varjenje z laserskim oblokom
Tehnologija visoko zmogljivega laserskega obločnega hibridnega varjenja se pogosto uporablja v ladjedelništvu. Ladjedelnica Meyer v Nemčiji je vzpostavila hibridno proizvodno linijo za varjenje z laserskim oblokom CO2 z močjo 12 kW za varjenje ravnih plošč trupa in ojačitev, da bi dosegli oblikovanje 20 m dolgih kotnih zvarov v enem zamahu in zmanjšali stopnjo deformacije za 2/3. GE je za varjenje letalonosilke USS Saratoga razvil hibridni sistem za varjenje z laserskim oblokom z vlakni z največjo izhodno močjo 20 kW, s čimer je prihranil 800 ton zvara in zmanjšal delovne ure za 80 %, kot je prikazano na sliki 3. CSSC 725 sprejme Visokozmogljiv hibridni varilni sistem z optičnim laserjem z močjo 20 kW, ki lahko zmanjša deformacijo pri varjenju za 60 % in poveča učinkovitost varjenja za 300 %. Ladjedelnica Shanghai Waigaoqiao uporablja hibridni sistem za varjenje z laserskim oblokom z visoko močjo 16 kW. Proizvodna linija uporablja novo procesno tehnologijo laserskega hibridnega varjenja + MAG varjenja za doseganje enostranskega varjenja z enim prehodom in dvostranskega oblikovanja jeklenih plošč debeline 4-25 mm. Visokozmogljiva tehnologija hibridnega varjenja z laserskim oblokom se pogosto uporablja v oklepnih vozilih. Njegove varilne lastnosti so: varjenje kompleksnih kovinskih konstrukcij velikih debelin, nizka cena in visoka učinkovitost izdelave.
Slika 3. Letalonosilka USS Sara Toga
Tehnologija visoko zmogljivega laserskega obločnega hibridnega varjenja je bila prvotno uporabljena na nekaterih industrijskih področjih in bo postala pomembno sredstvo za učinkovito izdelavo velikih struktur s srednjo in veliko debelino sten. Trenutno primanjkuje raziskav o mehanizmu hibridnega varjenja z laserskim oblokom visoke moči, ki ga je treba še okrepiti, kot je interakcija med fotoplazmo in oblokom ter interakcija med oblokom in bazo staline. V procesu visokozmogljivega hibridnega varjenja z laserskim oblokom je še veliko nerešenih problemov, kot so ozko procesno okno, neenakomerne mehanske lastnosti strukture zvara in zapleten nadzor kakovosti varjenja. Ker se izhodna moč industrijskih laserjev postopoma povečuje, se bo visokozmogljiva tehnologija hibridnega laserskega obločnega varjenja hitro razvijala in še naprej se bodo pojavljale različne nove tehnologije laserskega hibridnega varjenja. Lokalizacija, obsežnost in inteligenca bodo pomembni trendi v razvoju visoko zmogljive laserske varilne opreme v prihodnosti.
Čas objave: 24. aprila 2024
