01 Vastaglemezes lézeres hibrid hegesztés
A vastag lemezek (vastagság ≥ 20 mm) hegesztése kulcsszerepet játszik a nagyméretű berendezések gyártásában olyan fontos területeken, mint a repülőgépipar, a navigáció és a hajógyártás, a vasúti közlekedés stb. Ezeket az alkatrészeket általában nagy vastagság, összetett illesztési formák és összetett üzemi környezetek jellemzik. A hegesztés minősége közvetlen hatással van a berendezések teljesítményére és élettartamára. Az alacsony hegesztési sebesség és a súlyos fröccsenési problémák miatt a hagyományos védőgázas hegesztési módszer olyan kihívásokkal néz szembe, mint az alacsony hegesztési hatékonyság, a magas energiafogyasztás és a nagy maradékfeszültség, ami megnehezíti az egyre növekvő gyártási követelmények teljesítését. A lézeres ívű hibrid hegesztési technológia azonban különbözik a hagyományos hegesztési technológiától. Sikeresen ötvözi a következők előnyeit:lézeres hegesztésés ívhegesztés, és nagy behatolási mélységgel, gyors hegesztési sebességgel, nagy hatásfokkal és jobb hegesztési minőséggel rendelkezik, amint az az 1. ábrán látható. Ezért ez a technológia széles körű figyelmet kapott, és néhány kulcsfontosságú területen elkezdték alkalmazni.
1. ábra A lézeres ívű hibrid hegesztés alapelve
02Kutatás vastag lemezek lézeres ívhibrid hegesztésével kapcsolatban
A Norvég Ipari Technológiai Intézet és a svéd Lule Műszaki Egyetem 15 kW teljesítmény mellett vizsgálta 45 mm vastag, mikroötvözött, nagy szilárdságú, alacsony ötvözetű acél kompozit hegesztett kötéseinek szerkezeti egyenletességét. Az Oszakai Egyetem és az Egyiptomi Központi Kohóipari Kutatóintézet egy 20 kW-os száloptikás lézert használt a vastag lemezek (25 mm) egymenetes lézeríves hibrid hegesztési eljárásának kutatásához, alsó bélést alkalmazva az alsó púp problémájának megoldására. A dán Force Technology Company két 16 kW-os tárcsás lézert sorba kapcsolt, 40 mm vastag acéllemezek 32 kW teljesítményű hibrid hegesztésének kutatásához, ami arra utal, hogy a nagy teljesítményű lézeríves hegesztés várhatóan a tengeri szélerőmű-tornyok alaphegesztésében is alkalmazásra kerül, amint az a 2. ábrán is látható. A Harbin Welding Co., Ltd. az országban elsőként elsajátította a nagy teljesítményű, szilárdtest lézeres olvadóelektródás íves hibrid hőforrásos hegesztés alapvető technológiáját és berendezésintegrációs technológiáját. Ez az első alkalom, hogy hazánkban sikeresen alkalmaztak nagy teljesítményű, szilárdtest lézeres, kéthuzalos olvadóelektródás íves hibrid hegesztési technológiát és berendezéseket csúcskategóriás berendezésekben. gyártás.
2. ábra. Lézertelepítési elrendezési ábra
A vastag lemezek lézeres ívhibrid hegesztésének jelenlegi hazai és külföldi kutatási állapota szerint látható, hogy a lézeres ívhibrid hegesztési módszer és a keskeny résű horony kombinációjával vastag lemezek hegesztése érhető el. Amikor a lézerteljesítmény meghaladja a 10 000 wattot, nagy energiájú lézer besugárzása alatt az anyag párolgási viselkedése, a lézer és a plazma közötti kölcsönhatási folyamat, az olvadék áramlásának stabil állapota, a hőátadási mechanizmus és a hegesztés metallurgiai viselkedése változó mértékben változik. Ahogy a teljesítmény meghaladja a 10 000 wattot, a teljesítménysűrűség növekedése fokozza a párolgás mértékét a kis lyuk közelében lévő területen, és a visszarúgási erő közvetlenül befolyásolja a kis lyuk stabilitását és az olvadék áramlását, ezáltal befolyásolva a hegesztési folyamatot. A változások nem elhanyagolható hatással vannak a lézer és az összetett hegesztési eljárások megvalósítására. Ezek a hegesztési folyamatban jellemző jelenségek közvetlenül vagy közvetve bizonyos mértékig tükrözik a hegesztési folyamat stabilitását, sőt meghatározhatják a hegesztés minőségét is. A lézer és az ív két hőforrásának összekapcsolódása lehetővé teszi, hogy a két hőforrás teljes mértékben kihasználja saját tulajdonságait, és jobb hegesztési eredményeket érjen el, mint az egyetlen lézeres hegesztés és az ívhegesztés. A lézeres autogén hegesztési módszerrel összehasonlítva ez a hegesztési módszer az erős rés-alkalmazkodóképesség és a nagy hegeszthető vastagság előnyeivel rendelkezik. A vastag lemezek keskeny résű lézeres huzalkitöltős hegesztési módszerével összehasonlítva a magas huzalolvasztási hatékonyság és a jó horonyfúziós hatás előnyeivel rendelkezik. Ezenkívül a lézer ívhez való vonzása növeli az ív stabilitását, így a lézeres ív hibrid hegesztés gyorsabb, mint a hagyományos ívhegesztés.lézeres töltőhuzalos hegesztésviszonylag magas hegesztési hatékonysággal.
03 Nagy teljesítményű lézeres ívhibrid hegesztési alkalmazás
A nagy teljesítményű lézeríves hibrid hegesztési technológiát széles körben alkalmazzák a hajóépítő iparban. A németországi Meyer Hajógyár egy 12 kW-os CO2 lézeríves hibrid hegesztő gyártósort hozott létre hajótest síklemezeinek és merevítőinek hegesztésére, így egyetlen menetben 20 m hosszú sarokvarratokat lehet létrehozni, és a deformáció mértékét 2/3-dal csökkenteni. A GE egy 20 kW maximális kimenő teljesítményű szálas lézeríves hibrid hegesztőrendszert fejlesztett ki az USS Saratoga repülőgép-hordozó hegesztésére, ami 800 tonna hegesztési varratot takarít meg, és 80%-kal csökkenti a munkaórákat, ahogy a 3. ábra is mutatja. A CSSC 725 egy 20 kW-os szálas lézeres nagy teljesítményű lézeríves hibrid hegesztőrendszert alkalmaz, amely 60%-kal csökkentheti a hegesztési deformációt, és 300%-kal növelheti a hegesztési hatékonyságot. A Shanghai Waigaoqiao Hajógyár egy 16 kW-os szálas lézeres nagy teljesítményű lézeríves hibrid hegesztőrendszert használ. A gyártósor egy új lézeres hibrid hegesztés + MAG hegesztés technológiát alkalmaz, hogy 4-25 mm vastag acéllemezeket lehessen egyoldalas, egymenetes hegesztéssel és kétoldalas alakítással előállítani. A nagy teljesítményű lézeríves hibrid hegesztési technológiát széles körben alkalmazzák páncélozott járművekben. Hegesztési jellemzői: nagy vastagságú, komplex fémszerkezetek hegesztése, alacsony költség és nagy hatékonyságú gyártás.
3. ábra. USS Sara Toga repülőgép-hordozó
A nagy teljesítményű lézerív hibrid hegesztési technológiát kezdetben néhány ipari területen alkalmazták, és fontos eszközzé válik a közepes és nagy falvastagságú nagy szerkezetek hatékony gyártásához. Jelenleg hiányoznak a nagy teljesítményű lézerív hibrid hegesztés mechanizmusával kapcsolatos kutatások, amelyeket tovább kell erősíteni, például a fotoplazma és az ív közötti kölcsönhatás, valamint az ív és az olvadékfürdő közötti kölcsönhatás tekintetében. A nagy teljesítményű lézerív hibrid hegesztési eljárásban még mindig számos megoldatlan probléma van, mint például a szűk folyamatablak, a hegesztési szerkezet egyenetlen mechanikai tulajdonságai és a bonyolult hegesztési minőségellenőrzés. Az ipari minőségű lézerek kimeneti teljesítményének fokozatos növekedésével a nagy teljesítményű lézerív hibrid hegesztési technológia gyorsan fejlődik, és számos új lézeres hibrid hegesztési technológia jelenik meg. A lokalizáció, a nagyléptékű gyártás és az intelligensesítés fontos trendek lesznek a nagy teljesítményű lézeres hegesztőberendezések fejlesztésében a jövőben.
Közzététel ideje: 2024. április 24.
