Hva er avanserte sveiseteknologier?
Utviklingen av vitenskap og teknologi har drevet kontinuerlig fremgang innen sveiseteknologi, noe som har ført til fremveksten av nye sveisemetoder. Avanserte sveiseteknologier refererer til avanserte sammenføyningsmetoder utover konvensjonelle (som skjermet metallbuesveising, nedsenket lysbuesveising og konvensjonell gassmetallbuesveising). Fremveksten og forskningen på disse avanserte sveisemetodene er et resultat av tverrfaglig integrering. Avanserte sveiseteknologier (f.eks. høyenergistrålesveising, laserbuehybridsveising, vakuumdiffusjonssveising og ...)robotsveising) har blitt brukt innen elektronikk, energi, bilindustri, luftfart, kjernekraft og andre sektorer. De spiller en avgjørende og uerstattelig rolle i sveising av spesielle materialer og strukturer, og fremmer sosial og teknologisk fremgang.
Sveising av avanserte materialer er nært knyttet til utviklingen av høyteknologi og har unike og uerstattelige funksjoner. Etter en rask utvikling i det 20. århundre har sveiseteknologi, som et viktig ledd i moderne industri, gått inn i det 21. århundre med et modent system, og gått fra manuell produksjon til mekanisert, automatisert, informasjonsbasert og intelligent produksjon. Dette markerer en ny æra innen sveisevitenskap og -teknikk.
(1) Laserbuehybridsveising
Høyenergistrålebehandlingsteknologi hylles som den mest lovende behandlingsteknologien i det 21. århundre, og antas å «bringe revolusjonerende endringer i materialbehandling og produksjonsteknologi», og er for tiden det raskest voksende og mest forskede tekniske feltet.
Utviklingen avsveiseutstyrMot storskala har to betydninger: den ene er økning i utstyrets kraft, og den andre er forstørrelse av deler som sveises av utstyret. På grunn av den høye engangsinvesteringen i avansert sveiseutstyr, spesielt lasersveising og elektronstrålesveiseutstyr, kan økning av kraft, forbedring av penetrasjonsdybde og stabilitet i sveiseprosessen relativt redusere sveisekostnadene, noe som gjør det akseptabelt for industrien. Derfor har hybridsveiseteknologi sentrert rundt lasere tiltrukket seg oppmerksomhet. Faktisk ble laserbuehybridsveising foreslått så tidlig som på 1970-tallet, men stabile industrielle anvendelser dukket opp først i de senere år, hovedsakelig med fordel av utviklingen av laserteknologi og buesveiseutstyr, spesielt forbedringen av laserkraft og buekontrollteknologi. Laserbuehybrid involverer hovedsakelig kombinasjonen av laser med wolframinertgass (TIG)-bue, plasmabue og aktiv bue. Gjennom samspillet mellom laser og bue kan manglene ved hver sveisemetode overvinnes, noe som resulterer i en god hybrideffekt.
Laserbuehybridsveising forbedrer sveiseeffektiviteten betydelig, hovedsakelig basert på to effekter: for det første fører den høye energitettheten til høyere sveisehastighet og redusert varmetap for arbeidsstykket; for det andre superposisjonseffekten av samspillet mellom de to varmekildene. Ved sveising av stål stabiliserer laserplasmaet lysbuen; samtidig går lysbuen inn i nøkkelhullet i smeltebadet, noe som reduserer energitapet. Kombinasjonen av laser og TIG kan øke sveisehastigheten betydelig, omtrent dobbelt så høy som TIG-sveising. Slitasjen på wolframelektroden reduseres også kraftig, noe som øker levetiden; sporvinkelen kan også reduseres betydelig, og sveisetverrsnittsarealet er likt det ved lasersveising. Sammenlignet med laser-enkeltbuehybridsveising kan laser-dobbeltbuehybridsveising redusere sveisevarmetilførselen med 25 % og øke sveisehastigheten med omtrent 30 %.
De viktigste fordelene med laserbue- (eller plasmabue-) hybridsveising er forbedret sveisehastighet og penetrasjonsdybde. På grunn av bueoppvarming stiger metalltemperaturen, noe som reduserer metallets reflektivitet til laseren og øker absorpsjonen av lysenergi. Denne metoden har blitt testet på CO₂-lasersveising med lavt effekt, samt 12 kW CO₂-lasersveising og 2 kW YAG-lasere med optisk fiberoverføring, og legger dermed grunnlaget for robotbasert laserbue- (eller plasmabue-) hybridsveising. I de senere år har hybridsveiseteknologi, som er født fra laserbuehybrid, oppnådd betydelig utvikling, og anvendelsen av den i komplekse komponenter innen luftfart, militær og andre sektorer har fått økende oppmerksomhet. For tiden har hybridsveiseteknologi som kombinerer høyenergistråler med forskjellige buer blitt et av de mest populære områdene innen høyenergistrålesveising.
(2) Friksjonsrørsveising
Friksjonssveising (FSW) er en patentert sveiseteknologi utviklet av Welding Institute (TWI) i Storbritannia tidlig på 1990-tallet. Den kan sveise ikke-jernholdige metaller som er vanskelige å sveise ved hjelp av smeltesveisemetoder.
Friksjonsveising har fordeler som enkel sammenføyningsprosess, fine korn i sveiseskjøten, god utmattingsevne, strekkytelse og bøyeytelse, ikke behov for sveisetråder eller skjermingsgasser, ingen lysbue og lav restspenning og deformasjon etter sveising. Den har blitt brukt i luftfartsindustrien i utviklede land i Europa og Amerika, og har blitt brukt med hell i sveising av tynnveggede trykkbeholdere av aluminiumslegering som arbeider ved lave temperaturer, og fullfører den rette støtskjøten i langsgående sveiser og den omkretsmessige støtskjøten i sirkulære sveiser. Denne teknologien har blitt tatt i bruk i den nye strukturelle designen av nye kjøretøy og anvendt i luftfart, transport, bilproduksjon og andre industrisektorer.
(3) Vakuumdiffusjonssveising
Den kontinuerlige fremveksten av avanserte materialer gir nye utfordringer for sammenføyningsteknologier. Sammenføyning av mange nye materialer, som varmebestandige legeringer, høyteknologisk keramikk, intermetalliske forbindelser og komposittmaterialer, spesielt sammenføyning av forskjellige materialer, er vanskelig å oppnå ved bruk av konvensjonelle smeltesveisemetoder, og derfor har diffusjonsbinding i faststoff og andre teknologier dukket opp. For eksempel har superplastisk formings-diffusjonssveiseteknologi blitt brukt med hell i titanlegeringer med bikakestrukturer i fly. Keramikk og metaller kan sammenføyes ved diffusjonssveising; anvendelsen av transient væskefasediffusjonssveiseteknologi har løst mange vanskelige sammenføyningsproblemer med harde materialer som ikke kunne løses vedsmeltesveisingi fortiden.
Faststoffsammenføyning kan deles inn i to kategorier. Den ene er sammenføyningsmetoden med lav temperatur, høyt trykk og kort tid, som fremmer tett kontakt mellom arbeidsstykkets overflate og brudd i oksidfilmen gjennom lokal plastisk deformasjon. Plastisk deformasjon er den dominerende faktoren i dannelsen av sammenføyningen. Slike sammenføyningsmetoder inkludererfriksjonssveising, eksplosjonssveising, kaldtrykkssveising og varmtrykkssveising, som vanligvis kalles trykksveising. Den andre er diffusjonsbindingsmetoden med høy temperatur, lavt trykk og relativt lang tid, vanligvis utført i en beskyttende atmosfære eller vakuum. Denne sammenføyningsmetoden produserer bare minimal plastisk deformasjon, og grensesnittdiffusjon er den dominerende faktoren i dannelsen av sammenføyningen. Slike sammenføyningsmetoder inkluderer hovedsakelig diffusjonssveising, som vakuumdiffusjonssveising, transient væskefasediffusjonssveising, varm isostatisk pressediffusjonssveising og superplastisk formingsdiffusjonssveising.
I tillegg til den kontinuerlige fremveksten av avanserte sveisemetoder og nye prosesser (dette er bare noen få eksempler), forbedres nivået av mekanisering og automatisering av ulike sveisemetoder stadig. Fremgangen innen elektronisk teknologi, sensorteknologi, datamaskin- og kontrollteknologi har i stor grad fremmet utviklingen av sveisefaget, noe som har ført til at sveiseautomatisering har beveget seg mot intelligent kontroll. Spesielt den storskala introduksjonen av sveiseroboter har brutt gjennom den tradisjonelle rigide automatiseringsmodusen for sveising, åpnet opp en ny modus for fleksibel automatisering i sveising og gitt et bredere utviklingsrom for sveiseteknologi. Sveising har blitt en uunnværlig prosesseringsmetode i moderne produksjon. Med fremskritt innen vitenskap og teknologi samt sosial og økonomisk utvikling vil dessuten anvendelsesområdene for avansert sveising/sammenføyning fortsette å utvide seg.
(4) Automatisert og intelligent sveising
Mekanisering og automatisering er viktige virkemidler for å forbedre sveiseproduktiviteten, sikre produktkvalitet og forbedre arbeidsforholdene. Automatisering av sveiseproduksjon er den fremtidige utviklingsretningen for sveiseteknologi. Forbedring av effektiviteten og kvaliteten på sveiseproduksjonen har visse begrensninger bare sett fra et sveiseprosessperspektiv. Sveise-/sammenføyningsmetoder som elektronstrålesveising, lasersveising og friksjonssveising har strenge krav til sporgeometri og monteringskvalitet. Etter automatisk sveising er hele den sveisede strukturen pen, presis og vakker, noe som endrer det baklengs fenomenet med manuell drift i sveiseverksteder tidligere.
Som et av de viktige symbolene på utviklingen av moderne produksjonsteknologi og en fremvoksende teknologiindustri, har roboter hatt en betydelig innvirkning på ulike felt innen høyteknologisk industri. Kompleksiteten i sveiseproduksjonsprosesser og strenge krav til sveisekvalitet, kombinert med det ofte dårlige sveiseteknologiske nivået og arbeidsforholdene, gjør at sveiseprosesser som kan automatisere og intelligentisere sveiseprosessen får spesiell oppmerksomhet. For tiden brukes 30 % til 40 % av roboter over hele verden i sveiseteknologi. Sveiseroboter ble i utgangspunktet hovedsakelig brukt i punktsveiseproduksjonslinjer i bilindustrien, og de siste årene har de gradvis utvidet seg til andre produksjonsfelt.
Det første utviklingsfokuset tilintelligent sveisinger visjonssystemet. Nåværende utviklede visjonssystemer kan gjøre det mulig for roboter å automatisk endre brennerens bevegelsesbane i henhold til spesifikke forhold under sveising, og noen kan justere prosessparametrene i tide i henhold til sporstørrelsen.
Publisert: 20. august 2025
