01 Hibridno varjenje debelih plošč z laserskim oblokom
Varjenje debelih plošč (debelina ≥ 20 mm) igra ključno vlogo pri izdelavi velike opreme na pomembnih področjih, kot so vesoljska industrija, navigacija in ladjedelništvo, železniški promet itd. Za te komponente so običajno značilne velika debelina, kompleksne oblike spojev in kompleksna delovna okolja. Kakovost varjenja neposredno vpliva na delovanje in življenjsko dobo opreme. Zaradi počasne hitrosti varjenja in resnih težav z brizganjem se tradicionalna metoda varjenja v zaščitnem plinu sooča z izzivi, kot so nizka učinkovitost varjenja, visoka poraba energije in velike preostale napetosti, zaradi česar je težko izpolnjevati vedno večje proizvodne zahteve. Vendar se tehnologija lasersko-obločnega hibridnega varjenja razlikuje od tradicionalne tehnologije varjenja. Uspešno združuje prednosti ...lasersko varjenjein obločno varjenje ter ima značilnosti velike globine prodiranja, visoke hitrosti varjenja, visoke učinkovitosti in boljše kakovosti varjenja, kot je prikazano na sliki 1. Zato je ta tehnologija pritegnila široko pozornost in se začela uporabljati na nekaterih ključnih področjih.
Slika 1 Princip hibridnega lasersko-obločnega varjenja
02Raziskave o hibridnem lasersko-obločnem varjenju debelih plošč
Norveški inštitut za industrijsko tehnologijo in Tehnološka univerza Lule na Švedskem sta preučevala strukturno enakomernost kompozitnih varjenih spojev pod močjo 15 kW za 45 mm debelo mikrolegirano visokotrdnostno nizkolegirano jeklo. Univerza v Osaki in egiptovski Centralni metalurški raziskovalni inštitut sta uporabila 20 kW vlakenski laser za raziskavo enoprehodnega hibridnega varjenja debelih plošč (25 mm) z lasersko-obločnim varjenjem, pri čemer sta za rešitev problema grbine dna uporabila spodnjo oblogo. Dansko podjetje Force Technology Company je uporabilo dva 16 kW diskovna laserja zaporedno za raziskavo hibridnega varjenja 40 mm debelih jeklenih plošč z močjo 32 kW, kar kaže na pričakovano uporabo visokozmogljivega lasersko-obločnega varjenja pri varjenju baz vetrnih elektrarn na morju, kot je prikazano na sliki 2. Harbin Welding Co., Ltd. je prvo podjetje v državi, ki je obvladalo osnovno tehnologijo in tehnologijo integracije opreme za visokozmogljivo hibridno varjenje z lasersko-obločnim oblokom s talilno elektrodo. To je prvič, da je bila v moji državi uspešno uporabljena visokozmogljiva hibridna tehnologija varjenja z lasersko-obločnim oblokom z dvojno žico in talilno elektrodo ter oprema za vrhunsko opremo. proizvodnja.
Slika 2. Diagram postavitve laserja
Glede na trenutno stanje raziskav lasersko-obločnega hibridnega varjenja debelih plošč doma in v tujini je razvidno, da lahko kombinacija lasersko-obločne hibridne metode varjenja in ozkega utora doseže varjenje debelih plošč. Ko se laserska moč poveča na več kot 10.000 W, se pod obsevanjem visokoenergijskega laserja spremenijo obnašanje uparjanja materiala, proces interakcije med laserjem in plazmo, stabilno stanje toka staljene kadi, mehanizem prenosa toplote in metalurško obnašanje zvara v različnih stopnjah. Ko se moč poveča na več kot 10.000 W, se bo povečanje gostote moči okrepilo stopnjo uparjanja v območju blizu majhne luknje, sila odboja pa bo neposredno vplivala na stabilnost majhne luknje in pretok staljene kadi, s čimer bo vplivala na postopek varjenja. Spremembe imajo nezanemarljiv vpliv na izvajanje laserskega in kompozitnega varjenja. Ti značilni pojavi v varilnem procesu neposredno ali posredno odražajo stabilnost varilnega procesa do neke mere in lahko celo določajo kakovost zvara. Zaradi učinka spajanja obeh virov toplote, laserja in obloka, lahko oba vira toplote v celoti izkoristita svoje lastnosti in dosežeta boljše varilne učinke kot pri varjenju z enim laserjem in obločnem varjenju. V primerjavi z metodo avtogenega laserskega varjenja ima ta metoda varjenja prednosti močne prilagodljivosti reže in velike debeline varjenja. V primerjavi z metodo varjenja debelih plošč z ozko režo z laserskim polnjenjem žice ima prednosti visoke učinkovitosti taljenja žice in dobrega učinka zlivanja utorov. Poleg tega privlačnost laserja k obloku poveča stabilnost obloka, zaradi česar je hibridno varjenje z laserskim oblokom hitrejše od tradicionalnega obločnega varjenja.lasersko varjenje z žico za polnjenje, z relativno visoko učinkovitostjo varjenja.
03 Uporaba hibridnega varjenja z visokozmogljivim laserskim oblokom
Tehnologija hibridnega varjenja z visoko močjo in laserskim oblokom se pogosto uporablja v ladjedelniški industriji. Ladjedelnica Meyer v Nemčiji je vzpostavila 12 kW proizvodno linijo za hibridno varjenje z laserskim oblokom CO2 za varjenje ravnih plošč trupa in ojačitev, s čimer je dosegla oblikovanje 20 m dolgih kotnih zvarov naenkrat in zmanjšala stopnjo deformacije za 2/3. Podjetje GE je razvilo hibridni sistem za varjenje z vlaknenim laserjem in oblokom z največjo izhodno močjo 20 kW za varjenje letalonosilke USS Saratoga, s čimer je prihranilo 800 ton zvara in zmanjšalo število delovnih ur za 80 %, kot je prikazano na sliki 3. CSSC 725 uporablja 20 kW hibridni sistem za varjenje z vlaknenim laserjem in oblokom, ki lahko zmanjša deformacijo varjenja za 60 % in poveča učinkovitost varjenja za 300 %. Ladjedelnica Shanghai Waigaoqiao uporablja 16 kW hibridni sistem za varjenje z vlaknenim laserjem in oblokom. Proizvodna linija uporablja novo procesno tehnologijo laserskega hibridnega varjenja + MAG varjenja za doseganje enostranskega enoprehodnega varjenja in dvostranskega oblikovanja jeklenih plošč debeline 4–25 mm. Visokozmogljiva tehnologija lasersko-ločnega hibridnega varjenja se pogosto uporablja v oklepnih vozilih. Njene varilne značilnosti so: varjenje debelih kompleksnih kovinskih konstrukcij, nizki stroški in visoka učinkovitost proizvodnje.
Slika 3. Letalonosilka USS Sara Toga
Tehnologija hibridnega laserskega varjenja z visoko močjo se je sprva uporabljala na nekaterih industrijskih področjih in bo postala pomembno sredstvo za učinkovito izdelavo velikih struktur s srednje veliko in veliko debelino sten. Trenutno primanjkuje raziskav o mehanizmu hibridnega laserskega varjenja z visoko močjo, ki ga je treba še okrepiti, kot sta interakcija med fotoplazmo in lokom ter interakcija med lokom in talino. V procesu hibridnega laserskega varjenja z visoko močjo še vedno obstaja veliko nerešenih težav, kot so ozko procesno okno, neenakomerne mehanske lastnosti varjene strukture in zapleten nadzor kakovosti varjenja. Z naraščanjem izhodne moči industrijskih laserjev se bo tehnologija hibridnega laserskega varjenja z visoko močjo hitro razvijala in še naprej se bo pojavljala vrsta novih tehnologij hibridnega laserskega varjenja. Lokalizacija, obsežnost in inteligentnost bodo pomembni trendi pri razvoju opreme za lasersko varjenje z visoko močjo v prihodnosti.
Čas objave: 24. april 2024
