01 Paksulevyinen laserkaarihybridihitsaus
Paksulevy (paksuus ≥ 20 mm) hitsauksella on keskeinen rooli suurten laitteiden valmistuksessa tärkeillä aloilla, kuten ilmailu, navigointi ja laivanrakennus, rautatiekuljetus jne. Näille komponenteille on yleensä ominaista suuri paksuus, monimutkaiset liitosmuodot ja monimutkainen palvelu. ympäristöissä. Hitsauksen laadulla on suora vaikutus laitteen suorituskykyyn ja käyttöikään. Hitaan hitsausnopeuden ja vakavien roiskeongelmien vuoksi perinteinen suojakaasuhitsausmenetelmä kohtaa haasteita, kuten alhainen hitsaustehokkuus, korkea energiankulutus ja suuri jäännösjännitys, mikä vaikeuttaa jatkuvasti kasvavien valmistusvaatimusten täyttämistä. Laserkaarihybridihitsaustekniikka eroaa kuitenkin perinteisestä hitsaustekniikasta. Se yhdistää onnistuneesti edutlaserhitsausja kaarihitsaus, ja sillä on suuri tunkeutumissyvyys, nopea hitsausnopeus, korkea hyötysuhde ja parempi hitsin laatu, kuten kuvassa 1 näytetään. Siksi tämä tekniikka on herättänyt laajaa huomiota ja sitä on alettu soveltaa joillakin avainalueilla.
Kuva 1 Laserkaarihybridihitsauksen periaate
02Tutkimus paksujen levyjen laserkaarihybridihitsauksesta
Norjan teollisuusteknologiainstituutti ja Lulen teknillinen yliopisto Ruotsissa tutkivat alle 15 kW:n tehon komposiittihitsausliitosten rakenteellista tasaisuutta 45 mm paksulle mikroseostetulle, lujalle niukkaseosteiselle teräkselle. Osakan yliopisto ja Egyptin keskusmetallurginen tutkimusinstituutti käyttivät 20 kW:n kuitulaseria tutkiakseen paksujen levyjen (25 mm) yksivaiheista laserkaarihybridihitsausprosessia käyttämällä pohjavuorausta pohjakumpun ongelman ratkaisemiseksi. Danish Force Technology Company käytti kahta 16 kW:n levylaseria sarjassa tutkiakseen 40 mm paksujen teräslevyjen hybridihitsausta 32 kW teholla, mikä osoittaa, että suuritehoista laserkaarihitsausta odotetaan käytettävän offshore-tuulivoimatornin pohjahitsauksessa. , kuten kuvasta 2 näkyy. Harbin Welding Co., Ltd. on ensimmäinen maassa, joka hallitsee ydinteknologian ja laitteiden integrointiteknologian suuritehoisessa kiinteässä lasersulamiselektrodikaarihybridilämpölähdehitsauksessa. Tämä on ensimmäinen kerta, kun käytän onnistuneesti suuritehoista kiinteää laser-kaksilankasulatuselektrodihitsaustekniikkaa ja -laitteita korkealuokkaisiin laitteisiin maassani. valmistus.
Kuva 2. Laserasennuksen asettelukaavio
Paksujen levyjen laserkaarihybridihitsauksen nykyisen tutkimustilanteen mukaan kotimaassa ja ulkomailla voidaan nähdä, että laserkaarihybridihitsausmenetelmän ja kapearakouran yhdistelmällä voidaan saavuttaa paksujen levyjen hitsaus. Kun laserteho kasvaa yli 10 000 wattiin, suurienergisen laserin säteilytyksen alaisena materiaalin höyrystymiskäyttäytyminen, laserin ja plasman välinen vuorovaikutusprosessi, sulan altaan virtauksen vakaa tila, lämmönsiirtomekanismi ja hitsin metallurginen käyttäytyminen Muutoksia esiintyy vaihtelevassa määrin. Kun teho kasvaa yli 10 000 wattiin, tehotiheyden kasvu tehostaa höyrystymisastetta pienen reiän lähellä, ja rekyylivoima vaikuttaa suoraan pienen reiän vakauteen ja sulan altaan virtaukseen, vaikuttaa siten hitsausprosessiin. Muutoksilla on merkittävä vaikutus laserin ja sen komposiittihitsausprosessien toteutukseen. Nämä hitsausprosessin ominaiset ilmiöt heijastavat suoraan tai epäsuorasti hitsausprosessin vakautta jossain määrin ja voivat jopa määrittää hitsin laadun. Laserin ja valokaaren kahden lämmönlähteen kytkentävaikutus voi saada nämä kaksi lämmönlähdettä antamaan täyden pelin omille ominaisuuksilleen ja saavuttamaan paremmat hitsausvaikutukset kuin yksittäisellä laserhitsauksella ja kaarihitsauksella. Autogeeniseen laserhitsausmenetelmään verrattuna tämän hitsausmenetelmän etuna on vahva rakon mukautuvuus ja suuri hitsattava paksuus. Verrattuna paksujen levyjen kapearakoiseen laserlangan täyttöhitsausmenetelmään, sillä on korkea langansulatusteho ja hyvä urasulatusvaikutus. . Lisäksi laserin vetovoima valokaareen parantaa kaaren vakautta tehden laserkaarihybridihitsauksesta nopeampaa kuin perinteinen kaarihitsaus jalasertäyttölankahitsaus, suhteellisen korkealla hitsausteholla.
03 Tehokas laserkaarihybridihitsaussovellus
Tehokas laserkaarihybridihitsaustekniikka on laajalti käytössä laivanrakennusteollisuudessa. Meyer Shipyard Saksassa on perustanut 12 kW:n CO2-laserkaarihybridihitsaustuotantolinjan rungon litteiden levyjen ja jäykisteiden hitsaukseen, jotta saadaan aikaan 20 metrin pituisten saumojen muodostuminen kerralla ja muodonmuutosasteen vähentäminen 2/3:lla. GE kehitti kuitulaser-kaarihybridihitsausjärjestelmän, jonka maksimilähtöteho on 20 kW USS Saratoga -lentokukialuksen hitsaamiseksi, mikä säästää 800 tonnia hitsausmetallia ja vähentää työtunteja 80 %, kuten kuvassa 3 näkyy. CSSC 725 käyttää 20 kW:n kuitulaser-suurtehoinen laserkaarihybridihitsausjärjestelmä, joka voi vähentää hitsauksen muodonmuutoksia 60% ja lisätä hitsaustehokkuutta 300%. Shanghai Waigaoqiao Shipyard käyttää 16 kW:n kuitulaser-suurtehoista laserkaarihybridihitsausjärjestelmää. Tuotantolinjalla on käytössä uusi laserhybridihitsauksen + MAG-hitsauksen prosessiteknologia, jolla saavutetaan yksipuolinen yksikierroshitsaus ja 4-25 mm paksujen teräslevyjen kaksipuolinen muotoilu. Tehokas laserkaarihybridihitsaustekniikka on laajalti käytössä panssaroiduissa ajoneuvoissa. Sen hitsausominaisuudet ovat: paksujen monimutkaisten metallirakenteiden hitsaus, edullinen ja tehokas valmistus.
Kuva 3. USS Sara Toga lentotukialus
Tehokas laserkaarihybridihitsaustekniikkaa on alun perin sovellettu joillakin teollisuuden aloilla, ja siitä tulee tärkeä keino suurten rakenteiden tehokkaassa valmistuksessa keskipaksuilla ja suurilla seinämäpaksuuksilla. Tällä hetkellä puuttuu tutkimusta korkeatehoisen laserkaarihybridihitsauksen mekanismista, jota on edelleen vahvistettava, kuten valoplasman ja kaaren vuorovaikutusta sekä valokaaren ja sulan altaan vuorovaikutusta. Suuritehoisessa laserkaarihybridihitsausprosessissa on vielä monia ratkaisemattomia ongelmia, kuten kapea prosessiikkuna, hitsin rakenteen epätasaiset mekaaniset ominaisuudet ja monimutkainen hitsauksen laadunvalvonta. Teollisuuslaatuisten lasereiden lähtötehon kasvaessa vähitellen suuritehoinen laserkaarihybridihitsaustekniikka kehittyy nopeasti ja useita uusia laserhybridihitsaustekniikoita tulee edelleen esiin. Lokalisointi, laajamittaistaminen ja älykkyys ovat tärkeitä trendejä suuritehoisten laserhitsauslaitteiden kehittämisessä tulevaisuudessa.
Postitusaika: 24.4.2024
