01 Tjockplåt laserbågshybridsvetsning
Svetsning med tjocka plattor (tjocklek ≥ 20 mm) spelar en nyckelroll vid tillverkning av stor utrustning inom viktiga områden som flyg, navigering och skeppsbyggnad, järnvägstransporter etc. Dessa komponenter kännetecknas vanligtvis av stor tjocklek, komplexa fogformer och komplex service miljöer. Svetskvaliteten har en direkt inverkan på utrustningens prestanda och livslängd. På grund av den långsamma svetshastigheten och allvarliga stänkproblem står den traditionella gasskyddade svetsmetoden inför utmaningar som låg svetseffektivitet, hög energiförbrukning och stor restspänning, vilket gör det svårt att möta de ständigt ökande tillverkningskraven. Laserbågshybridsvetsteknik skiljer sig dock från traditionell svetsteknik. Det kombinerar framgångsrikt fördelarna medlasersvetsningoch bågsvetsning, och har egenskaperna för stort inträngningsdjup, snabb svetshastighet, hög effektivitet och bättre svetskvalitet, som visas i figur 1 Visa. Därför har denna teknik väckt stor uppmärksamhet och har börjat tillämpas inom några nyckelområden.
Figur 1 Principen för hybridsvetsning med laserbåge
02Forskning om laserbågshybridsvetsning av tjocka plåtar
Norska industritekniska högskolan och Lule tekniska universitet i Sverige studerade den strukturella enhetligheten hos sammansatta svetsfogar under 15kW för 45 mm tjockt mikrolegerat höghållfast låglegerat stål. Osaka University och Egyptens centrala metallurgiska forskningsinstitut använde en 20 kW fiberlaser för att bedriva forskning om enpasss laserbågshybridsvetsningsprocessen av tjocka plåtar (25 mm), med hjälp av en bottenliner för att lösa problemet med bottenpuckel. Danish Force Technology Company använde två 16 kW skivlasrar i serie för att bedriva forskning om hybridsvetsning av 40 mm tjocka stålplåtar vid 32 kW, vilket indikerar att högeffekts laserbågsvetsning förväntas användas vid havsbaserad svetsning av vindkraftstorn. , som visas i figur 2. Harbin Welding Co., Ltd. är först i landet att behärska kärnteknologin och utrustningsintegrationstekniken för högeffektssvetsning med solid lasersmältande elektrodbåghybridvärmekälla. Det är första gången att framgångsrikt tillämpa högeffekts solid laser-dual-wire smältelektrod båghybrid svetsteknik och utrustning på avancerad utrustning i mitt land. tillverkning.
Figur 2. Layoutdiagram för laserinstallation
Enligt nuvarande forskningsstatus för laserbågshybridsvetsning av tjocka plåtar hemma och utomlands, kan det ses att kombinationen av laserbågshybridsvetsmetod och smalt spaltspår kan uppnå svetsning av tjocka plåtar. När lasereffekten ökar till mer än 10 000 watt, under bestrålning av högenergilaser, materialets förångningsbeteende, interaktionsprocessen mellan laser och plasma, det stabila tillståndet för det smälta poolflödet, värmeöverföringsmekanismen och svetsens metallurgiska beteende Förändringar kommer att ske i varierande grad. När effekten ökar till mer än 10 000 watt, kommer ökningen i effekttäthet att intensifiera graden av förångning i området nära det lilla hålet, och rekylkraften kommer direkt att påverka stabiliteten hos det lilla hålet och flödet av den smälta poolen, vilket påverkar svetsprocessen. Förändringarna har en icke försumbar inverkan på implementeringen av laser och dess sammansatta svetsprocesser. Dessa karakteristiska fenomen i svetsprocessen speglar direkt eller indirekt stabiliteten i svetsprocessen i viss mån och kan till och med bestämma svetskvaliteten. Kopplingseffekten av de två värmekällorna av laser och båge kan göra att de två värmekällorna ger fullt spel åt sina egna egenskaper och erhåller bättre svetseffekter än enkellasersvetsning och bågsvetsning. Jämfört med den autogena lasersvetsmetoden har denna svetsmetod fördelarna med stark spaltanpassning och stor svetsbar tjocklek. Jämfört med lasertrådfyllningsmetoden med smalt gap för tjocka plåtar, har den fördelarna med hög trådsmältningseffektivitet och god spårsmältningseffekt. . Dessutom förbättrar laserns attraktion till bågen bågens stabilitet, vilket gör laserbågshybridsvetsning snabbare än traditionell bågsvetsning ochlasersvetsningstrådsvetsning, med relativt hög svetseffektivitet.
03 Högeffekts laserbågshybridsvetsapplikation
Högeffekts laserbågshybridsvetsteknik används i stor utsträckning inom varvsindustrin. Meyer Shipyard i Tyskland har etablerat en 12kW CO2-laserbågshybridsvetsproduktionslinje för svetsning av platta plattor och förstyvningar i skrovet för att uppnå bildandet av 20 m långa kälsvetsar på en gång och minska graden av deformation med 2/3. GE utvecklade ett fiberlaserbåghybridsvetssystem med en maximal uteffekt på 20 kW för att svetsa hangarfartyget USS Saratoga, vilket sparade 800 ton svetsmetall och minskade mantimmar med 80 %, som visas i figur 3. CSSC 725 använder en 20kW fiberlaser högeffekt laserbåge hybridsvetssystem, som kan minska svetsdeformationen med 60 % och öka svetseffektiviteten med 300 %. Shanghai Waigaoqiao Shipyard använder ett 16kW fiberlaser med hög effekt laser-båge hybridsvetsningssystem. Produktionslinjen antar en ny processteknik för laserhybridsvetsning + MAG-svetsning för att uppnå enkelsidig enkelpasssvetsning och dubbelsidig formning av 4-25 mm tjocka stålplåtar. Högeffekts laserbågshybridsvetsteknik används i stor utsträckning i pansarfordon. Dess svetsegenskaper är: svetsning av komplexa metallstrukturer med stor tjocklek, låg kostnad och högeffektiv tillverkning.
Figur 3. USS Sara Toga hangarfartyg
Högeffekts laserbågshybridsvetsteknik har initialt tillämpats inom vissa industriområden och kommer att bli ett viktigt medel för effektiv tillverkning av stora strukturer med medelstora och stora väggtjocklekar. För närvarande saknas forskning om mekanismen för högeffekts laserbågshybridsvetsning, som behöver förstärkas ytterligare, såsom interaktionen mellan fotoplasma och båge och interaktionen mellan båge och smält pool. Det finns fortfarande många olösta problem i den kraftfulla laserbågehybridsvetsprocessen, såsom ett smalt processfönster, ojämna mekaniska egenskaper hos svetsstrukturen och komplicerad svetskvalitetskontroll. När uteffekten för lasrar av industriell kvalitet gradvis ökar, kommer högeffekts laserbågshybridsvetsteknik att utvecklas snabbt, och en mängd nya laserhybridsvetstekniker kommer att fortsätta att växa fram. Lokalisering, storskalighet och intelligentisering kommer att vara viktiga trender i utvecklingen av högeffekts lasersvetsutrustning i framtiden.
Posttid: 2024-apr-24
