01 Tykkplate laser-bue hybrid sveising
Sveising med tykk plate (tykkelse ≥ 20 mm) spiller en nøkkelrolle ved produksjon av stort utstyr innen viktige felt som romfart, navigasjon og skipsbygging, jernbanetransport osv. Disse komponentene er vanligvis preget av stor tykkelse, komplekse skjøteformer og kompleks service miljøer. Sveisekvalitet har en direkte innvirkning på ytelsen og levetiden til utstyret. På grunn av den lave sveisehastigheten og alvorlige sprutproblemer, møter den tradisjonelle gassskjermede sveisemetoden utfordringer som lav sveiseeffektivitet, høyt energiforbruk og stor restspenning, noe som gjør det vanskelig å møte de stadig økende produksjonskravene. Imidlertid er laser-bue hybrid sveiseteknologi forskjellig fra tradisjonell sveiseteknologi. Den kombinerer med hell fordelene vedlasersveisingog buesveising, og har egenskapene til stor penetrasjonsdybde, rask sveisehastighet, høy effektivitet og bedre sveisekvalitet, som vist i figur 1 Vis. Derfor har denne teknologien vakt stor oppmerksomhet og har begynt å bli brukt på noen nøkkelområder.
Figur 1 Prinsipp for laserbuehybridsveising
02Forskning på laserbuehybridsveising av tykke plater
Norsk Industriteknisk Institutt og Lule Tekniska Högskola i Sverige studerte den strukturelle ensartetheten til komposittsveisede skjøter under 15kW for 45 mm tykt mikrolegert høyfast lavlegert stål. Osaka University og Egypts Central Metallurgical Research Institute brukte en 20kW fiberlaser for å forske på enkeltpass laserbuehybrid sveiseprosessen av tykke plater (25 mm), ved å bruke en bunnforing for å løse bunnpukkelproblemet. Danish Force Technology Company brukte to 16 kW disklasere i serie for å utføre forskning på hybridsveising av 40 mm tykke stålplater ved 32 kW, noe som indikerer at høyeffekt laserbuesveising forventes å bli brukt i offshore vindkrafttårnbasesveising , som vist i figur 2. Harbin Welding Co., Ltd. er den første i landet som mestrer kjerneteknologien og utstyrsintegrasjonsteknologien for høyeffekts solid lasersmeltende elektrodebuehybridvarmekildesveising. Det er første gang å lykkes med å bruke høyeffekts solid laser-dobbeltråd smelteelektrode lysbuehybrid sveiseteknologi og utstyr til avansert utstyr i mitt land. produksjon.
Figur 2. Layoutdiagram for laserinstallasjon
I henhold til gjeldende forskningsstatus for laserbuehybridsveising av tykke plater i inn- og utland, kan det sees at kombinasjonen av laserbuehybrid sveisemetode og smalt gapspor kan oppnå sveising av tykke plater. Når lasereffekten øker til mer enn 10 000 watt, under bestråling av høyenergilaser, vil fordampningsoppførselen til materialet, interaksjonsprosessen mellom laser og plasma, den stabile tilstanden til den smeltede bassengstrømmen, varmeoverføringsmekanismen og den metallurgiske oppførselen til sveisen Endringer vil skje i varierende grad. Ettersom effekten øker til mer enn 10 000 watt, vil økningen i effekttetthet intensivere graden av fordampning i området nær det lille hullet, og rekylkraften vil direkte påvirke stabiliteten til det lille hullet og strømmen av smeltet basseng, og dermed påvirke sveiseprosessen. Endringene har en ikke ubetydelig innvirkning på implementeringen av laser og dens sammensatte sveiseprosesser. Disse karakteristiske fenomenene i sveiseprosessen reflekterer direkte eller indirekte stabiliteten til sveiseprosessen til en viss grad, og kan til og med bestemme kvaliteten på sveisen. Koblingseffekten til de to varmekildene laser og lysbue kan gjøre at de to varmekildene gir fullt spill til sine egne egenskaper og oppnår bedre sveiseeffekter enn enkeltlasersveising og lysbuesveising. Sammenlignet med den autogene lasersveisemetoden har denne sveisemetoden fordelene med sterk gaptilpasning og stor sveisbar tykkelse. Sammenlignet med lasertrådfyllingsmetoden for smalt gap for tykke plater, har den fordelene med høy trådsmelteeffektivitet og god sporfusjonseffekt. . I tillegg øker tiltrekningen av laseren til lysbuen stabiliteten til lysbuen, noe som gjør laser-bue hybridsveising raskere enn tradisjonell buesveising oglaser filler wire sveising, med relativt høy sveiseeffektivitet.
03 Høyeffekt laser-bue hybrid sveiseapplikasjon
Høyeffekt laser-bue hybrid sveiseteknologi er mye brukt i skipsbyggingsindustrien. Meyer Shipyard i Tyskland har etablert en 12kW CO2 laserbue hybrid sveiseproduksjonslinje for sveising av flate skrogplater og avstivere for å oppnå dannelse av 20m lange kilsveiser på én gang og redusere deformasjonsgraden med 2/3. GE utviklet et fiberlaserbuehybrid sveisesystem med en maksimal utgangseffekt på 20kW for å sveise USS Saratoga hangarskipet, og sparer 800 tonn sveisemetall og reduserer arbeidstimer med 80 %, som vist i figur 3. CSSC 725 bruker en 20kW fiberlaser høyeffekt laser-bue hybrid sveisesystem, som kan redusere sveisedeformasjonen med 60 % og øke sveiseeffektiviteten med 300 %. Shanghai Waigaoqiao Shipyard bruker et 16kW fiberlaser høyeffekt laser-bue hybrid sveisesystem. Produksjonslinjen tar i bruk en ny prosessteknologi for laserhybridsveising + MAG-sveising for å oppnå ensidig enkeltpasssveising og dobbeltsidig forming av 4-25 mm tykke stålplater. Høyeffekt laser-bue hybrid sveiseteknologi er mye brukt i pansrede kjøretøy. Sveiseegenskapene er: sveising av komplekse metallstrukturer med stor tykkelse, lavpris og høyeffektiv produksjon.
Figur 3. USS Sara Toga hangarskip
Høyeffekt laser-bue hybrid sveiseteknologi har blitt brukt i noen industrielle områder og vil bli et viktig middel for effektiv produksjon av store strukturer med middels og stor veggtykkelse. For tiden er det mangel på forskning på mekanismen for høyeffekt laser-bue hybridsveising, som må styrkes ytterligere, for eksempel samspillet mellom fotoplasma og lysbue og samspillet mellom lysbue og smeltet basseng. Det er fortsatt mange uløste problemer i høyeffekt laser-bue hybrid sveiseprosessen, for eksempel et smalt prosessvindu, ujevne mekaniske egenskaper til sveisestrukturen og komplisert sveisekvalitetskontroll. Etter hvert som utgangseffekten til lasere av industrikvalitet gradvis øker, vil høyeffekt laser-bue hybrid sveiseteknologi utvikle seg raskt, og en rekke nye laser hybrid sveiseteknologier vil fortsette å dukke opp. Lokalisering, storskala og intelligentisering vil være viktige trender i utviklingen av høyeffekts lasersveiseutstyr i fremtiden.
Innleggstid: 24. april 2024
