01 Tykplade laserbue hybrid svejsning
Tykkpladesvejsning (tykkelse ≥ 20 mm) spiller en nøglerolle i fremstillingen af stort udstyr inden for vigtige områder som luftfart, navigation og skibsbygning, jernbanetransport osv. Disse komponenter er normalt karakteriseret ved stor tykkelse, komplekse samlingsformer og komplekse driftsmiljøer. Svejsekvaliteten har en direkte indflydelse på udstyrets ydeevne og levetid. På grund af den lave svejsehastighed og alvorlige sprøjteproblemer står den traditionelle gasbeskyttede svejsemetode over for udfordringer såsom lav svejseeffektivitet, højt energiforbrug og stor restspænding, hvilket gør det vanskeligt at opfylde de stadigt stigende produktionskrav. Laserbuehybridsvejseteknologi adskiller sig dog fra traditionel svejseteknologi. Den kombinerer med succes fordelene vedlasersvejsningog lysbuesvejsning, og har egenskaber som stor indtrængningsdybde, hurtig svejsehastighed, høj effektivitet og bedre svejsekvalitet, som vist i figur 1. Derfor har denne teknologi tiltrukket sig udbredt opmærksomhed og er begyndt at blive anvendt på nogle nøgleområder.
Figur 1 Princip for laserbuehybridsvejsning
02 Forskning i laserbuehybridsvejsning af tykke plader
Norsk Institut for Industriteknologi og Lüle Tekniske Universitet i Sverige undersøgte den strukturelle ensartethed af kompositsvejsede samlinger under 15 kW for 45 mm tykt mikrolegeret højstyrke lavlegeret stål. Osaka Universitet og Egyptens Central Metallurgical Research Institute brugte en 20 kW fiberlaser til at udføre forskning i single-pass laserbuehybridsvejsningsprocessen af tykke plader (25 mm) ved hjælp af en bundliner til at løse bundforhøjningsproblemet. Det danske Force Technology Company brugte to 16 kW skivelasere i serie til at udføre forskning i hybridsvejsning af 40 mm tykke stålplader ved 32 kW, hvilket indikerer, at højeffekt laserbuesvejsning forventes at blive brugt til svejsning af offshore vindmølletårne, som vist i figur 2. Harbin Welding Co., Ltd. er den første i landet til at mestre kerneteknologien og udstyrsintegrationsteknologien til højeffekt solid laser-smelteelektrode buehybrid varmekildesvejsning. Det er første gang, at jeg med succes har anvendt højtydende solid laser-dobbelttråds smelteelektrodehybridsvejsningsteknologi og -udstyr til avanceret udstyr i mit land.
Figur 2. Diagram over laserinstallationslayout
Ifølge den nuværende forskningsstatus inden for laserbuehybridsvejsning af tykke plader i ind- og udland kan det ses, at kombinationen af laserbuehybridsvejsemetoden og smalle spaltespor kan opnå svejsning af tykke plader. Når lasereffekten stiger til mere end 10.000 watt, vil der under bestråling med en højenergilaser ske ændringer i materialets fordampningsadfærd, interaktionsprocessen mellem laser og plasma, den stabile tilstand af smeltebadets strømning, varmeoverføringsmekanismen og svejsningens metallurgiske adfærd. Når effekten stiger til mere end 10.000 watt, vil stigningen i effekttætheden intensivere fordampningsgraden i området nær det lille hul, og rekylkraften vil direkte påvirke stabiliteten af det lille hul og strømningen af smeltebadet og derved påvirke svejseprocessen. Ændringerne har en ikke ubetydelig indflydelse på implementeringen af laser og dens kompositsvejseprocesser. Disse karakteristiske fænomener i svejseprocessen afspejler direkte eller indirekte svejseprocessens stabilitet i et vist omfang og kan endda bestemme svejsningens kvalitet. Koblingseffekten af de to varmekilder, laser og lysbue, kan få de to varmekilder til at give fuld frihed til deres egne egenskaber og opnå bedre svejseeffekter end enkeltlasersvejsning og lysbuesvejsning. Sammenlignet med den autogene lasersvejsemetode har denne svejsemetode fordelene ved stærk tilpasningsevne til spalteåbninger og stor svejsetykkelse. Sammenlignet med den smalle lasertrådsfyldningssvejsemetode til tykke plader har den fordelene ved høj trådsmeltningseffektivitet og god furefusionseffekt. Derudover forbedrer laserens tiltrækning til lysbuen lysbuens stabilitet, hvilket gør laser-lysbuehybridsvejsning hurtigere end traditionel lysbuesvejsning.lasersvejsning af tilsatstråd, med relativt høj svejseeffektivitet.
03 Højtydende laserbuehybridsvejsning
Højtydende laserbuehybridsvejsningsteknologi er meget udbredt i skibsbygningsindustrien. Meyer Shipyard i Tyskland har etableret en 12 kW CO2-laserbuehybridsvejsningsproduktionslinje til svejsning af flade plader og afstivninger i skrog for at opnå dannelsen af 20 m lange kantsvejsninger i én arbejdsgang og reducere deformationsgraden med 2/3. GE udviklede et fiberlaserbuehybridsvejsesystem med en maksimal udgangseffekt på 20 kW til at svejse hangarskibet USS Saratoga, hvilket sparer 800 tons svejsemetal og reducerer arbejdstimerne med 80 %, som vist i figur 3. CSSC 725 anvender et 20 kW fiberlaserbuehybridsvejsesystem med høj effekt, som kan reducere svejsedeformation med 60 % og øge svejseeffektiviteten med 300 %. Shanghai Waigaoqiao Shipyard bruger et 16 kW fiberlaserbuehybridsvejsesystem med høj effekt. Produktionslinjen anvender en ny procesteknologi med laserhybridsvejsning + MAG-svejsning for at opnå ensidet enkeltstrengssvejsning og dobbeltsidet formning af 4-25 mm tykke stålplader. Højtydende laserbuehybridsvejsningsteknologi er meget anvendt i pansrede køretøjer. Dens svejsegenskaber er: svejsning af komplekse metalstrukturer med stor tykkelse, lave omkostninger og høj effektiv fremstilling.
Figur 3. Hangarskibet USS Sara Toga
Højtydende laser-bue hybrid svejseteknologi er oprindeligt blevet anvendt i nogle industrielle områder og vil blive et vigtigt middel til effektiv fremstilling af store strukturer med mellemstore og store vægtykkelser. I øjeblikket mangler der forskning i mekanismen bag højtydende laser-bue hybrid svejsning, som skal styrkes yderligere, såsom interaktionen mellem fotoplasma og bue og interaktionen mellem bue og smeltebad. Der er stadig mange uløste problemer i højtydende laser-bue hybrid svejseprocessen, såsom et smalt procesvindue, ujævne mekaniske egenskaber ved svejsestrukturen og kompliceret svejsekvalitetskontrol. Efterhånden som udgangseffekten af industrilasere gradvist stiger, vil højtydende laser-bue hybrid svejseteknologi udvikle sig hurtigt, og en række nye laserhybrid svejseteknologier vil fortsat dukke op. Lokalisering, storskala og intelligentisering vil være vigtige tendenser i udviklingen af højtydende laser svejseudstyr i fremtiden.
Opslagstidspunkt: 24. april 2024
