01 Sudare hibridă laser-arc cu plăci groase
Sudarea cu plăci groase (grosime ≥ 20 mm) joacă un rol cheie în fabricarea de echipamente mari în domenii importante precum aerospațial, navigație și construcții navale, transportul feroviar etc. Aceste componente sunt de obicei caracterizate prin grosimi mari, forme complexe de îmbinare și servicii complexe. medii. Calitatea sudurii are un impact direct asupra performanței și duratei de viață a echipamentului. Datorită vitezei reduse de sudare și problemelor serioase de stropire, metoda tradițională de sudare cu ecranare cu gaz se confruntă cu provocări precum eficiența scăzută a sudării, consumul ridicat de energie și stresul rezidual mare, ceea ce face dificilă îndeplinirea cerințelor de producție tot mai mari. Cu toate acestea, tehnologia de sudare hibridă cu arc laser este diferită de tehnologia tradițională de sudare. Combină cu succes avantajelesudare cu laserși sudarea cu arc și are caracteristicile unei adâncimi mari de penetrare, viteză rapidă de sudare, eficiență ridicată și calitate mai bună a sudurii, așa cum se arată în Figura 1. Prin urmare, această tehnologie a atras atenția pe scară largă și a început să fie aplicată în unele domenii cheie.
Figura 1 Principiul sudării hibride laser-arc
02Cercetări privind sudarea hibridă laser-arc a plăcilor groase
Institutul Norvegian de Tehnologie Industrială și Universitatea de Tehnologie Lule din Suedia au studiat uniformitatea structurală a îmbinărilor sudate compozite sub 15 kW pentru oțeluri slab aliate microaliate de 45 mm grosime. Universitatea din Osaka și Institutul Central de Cercetare Metalurgică din Egipt au folosit un laser cu fibră de 20 kW pentru a efectua cercetări asupra procesului de sudare hibridă laser-arc cu o singură trecere a plăcilor groase (25 mm), folosind o căptușeală inferioară pentru a rezolva problema cocoașului inferior. Compania Danish Force Technology a folosit două lasere cu disc de 16 kW în serie pentru a efectua cercetări privind sudarea hibridă a plăcilor de oțel cu grosimea de 40 mm la 32 kW, indicând că sudarea cu arc laser de mare putere este de așteptat să fie utilizată în sudarea bazei turnurilor eoliene offshore. , așa cum se arată în Figura 2. Harbin Welding Co., Ltd. este primul din țară care stăpânește tehnologia de bază și tehnologia de integrare a echipamentelor de sudare cu sursă de căldură hibridă cu electrozi de topire cu laser de mare putere. Este pentru prima dată când aplic cu succes tehnologia și echipamentele de sudare hibridă cu arc cu electrod de topire cu laser solid și dual fir de mare putere la echipamentele de ultimă generație din țara mea. fabricatie.
Figura 2. Diagrama de instalare a laserului
În conformitate cu starea actuală de cercetare a sudării hibride laser-arc a plăcilor groase în țară și în străinătate, se poate observa că combinația dintre metoda de sudare hibridă laser-arc și canelura îngustă poate realiza sudarea plăcilor groase. Când puterea laserului crește la mai mult de 10.000 de wați, sub iradierea unui laser de înaltă energie, comportamentul de vaporizare al materialului, procesul de interacțiune dintre laser și plasmă, starea stabilă a fluxului de bazin topit, mecanismul de transfer de căldură și comportamentul metalurgic al sudurii Modificări se vor produce în grade diferite. Pe măsură ce puterea crește la mai mult de 10.000 de wați, creșterea densității puterii va intensifica gradul de vaporizare în zona din apropierea găurii mici, iar forța de recul va afecta direct stabilitatea găurii mici și debitul bazinului topit, afectând astfel procesul de sudare. Modificările au un impact deloc neglijabil asupra implementării laserului și a proceselor sale de sudare compozite. Aceste fenomene caracteristice în procesul de sudare reflectă direct sau indirect stabilitatea procesului de sudare într-o oarecare măsură și pot chiar determina calitatea sudurii. Efectul de cuplare al celor două surse de căldură de laser și arc poate face ca cele două surse de căldură să dea pe deplin propriile caracteristici și să obțină efecte de sudare mai bune decât sudarea cu un singur laser și sudarea cu arc. În comparație cu metoda de sudare autogenă cu laser, această metodă de sudare are avantajele unei adaptabilitate puternică a golului și grosimi mari de sudare. În comparație cu metoda de sudare a plăcilor groase de umplere cu sârmă cu distanță îngustă, are avantajele unei eficiențe ridicate de topire a sârmei și un efect bun de fuziune a canelurilor. . În plus, atracția laserului către arc îmbunătățește stabilitatea arcului, făcând sudarea hibridă laser-arc mai rapidă decât sudarea tradițională cu arc șisudare cu sârmă de umplutură cu laser, cu randament de sudare relativ mare.
03 Aplicație de sudare hibridă laser-arc de mare putere
Tehnologia de sudare hibridă laser-arc de mare putere este utilizată pe scară largă în industria construcțiilor navale. Șantierul naval Meyer din Germania a înființat o linie de producție hibridă de sudare cu laser-arc CO2 de 12 kW pentru sudarea plăcilor plate și a rigidizărilor pentru carenă, pentru a obține formarea de suduri în filet de 20 m lungime într-o singură mișcare și pentru a reduce gradul de deformare cu 2/3. GE a dezvoltat un sistem hibrid de sudare cu fibre laser-arc cu o putere maximă de ieșire de 20 kW pentru a suda portavionul USS Saratoga, economisind 800 de tone de metal de sudură și reducând orele de lucru cu 80%, așa cum se arată în Figura 3. CSSC 725 adoptă un Sistem hibrid de sudare cu laser cu fibră de 20 kW de mare putere, care poate reduce deformarea sudurii cu 60% și poate crește eficiența sudurii cu 300%. Șantierul naval Shanghai Waigaoqiao utilizează un sistem de sudare hibrid laser-arc de mare putere cu laser cu fibră de 16 kW. Linia de producție adoptă o nouă tehnologie de proces de sudare hibridă cu laser + sudare MAG pentru a obține sudarea cu o singură față și formarea pe două fețe a plăcilor de oțel groase de 4-25 mm. Tehnologia de sudare hibridă laser-arc de mare putere este utilizată pe scară largă în vehiculele blindate. Caracteristicile sale de sudare sunt: sudarea structurilor metalice complexe de grosime mare, cost redus și producție de înaltă eficiență.
Figura 3. Portavion USS Sara Toga
Tehnologia de sudare hibridă laser-arc de mare putere a fost aplicată inițial în unele domenii industriale și va deveni un mijloc important pentru fabricarea eficientă a structurilor mari cu grosimi medii și mari de perete. În prezent, există o lipsă de cercetare privind mecanismul sudării hibride laser-arc de mare putere, care trebuie consolidată în continuare, cum ar fi interacțiunea dintre fotoplasmă și arc și interacțiunea dintre arc și bazinul topit. Există încă multe probleme nerezolvate în procesul de sudare hibridă laser-arc de mare putere, cum ar fi o fereastră îngustă a procesului, proprietățile mecanice neuniforme ale structurii de sudare și controlul complicat al calității sudurii. Pe măsură ce puterea de ieșire a laserelor de calitate industrială crește treptat, tehnologia de sudare hibridă laser-arc de mare putere se va dezvolta rapid și o varietate de noi tehnologii hibride de sudare cu laser vor continua să apară. Localizarea, pe scară largă și inteligentizarea vor fi tendințe importante în dezvoltarea echipamentelor de sudare cu laser de mare putere în viitor.
Ora postării: Apr-24-2024
