01 Tykplade laser-bue hybrid svejsning
Svejsning med tyk plade (tykkelse ≥ 20 mm) spiller en nøglerolle i fremstillingen af stort udstyr inden for vigtige områder som rumfart, navigation og skibsbygning, jernbanetransport osv. Disse komponenter er normalt karakteriseret ved stor tykkelse, komplekse samlingsformer og kompleks service miljøer.Svejsekvalitet har en direkte indflydelse på udstyrets ydeevne og levetid.På grund af den langsomme svejsehastighed og alvorlige sprøjtproblemer står den traditionelle gasafskærmede svejsemetode over for udfordringer som lav svejseeffektivitet, højt energiforbrug og stor restbelastning, hvilket gør det vanskeligt at opfylde de stadigt stigende produktionskrav.Laserbuehybridsvejseteknologi er dog forskellig fra traditionel svejseteknologi.Det kombinerer med succes fordelene vedlasersvejsningog buesvejsning, og har karakteristika af stor indtrængningsdybde, hurtig svejsehastighed, høj effektivitet og bedre svejsekvalitet, som vist i figur 1 Vis.Derfor har denne teknologi tiltrukket sig bred opmærksomhed og er begyndt at blive anvendt på nogle nøgleområder.
Figur 1 Princip for laserbuehybridsvejsning
02Forskning i laserbuehybridsvejsning af tykke plader
Norwegian Institute of Industrial Technology og Lule University of Technology i Sverige undersøgte den strukturelle ensartethed af kompositsvejsede samlinger under 15kW for 45 mm tykt mikrolegeret højstyrke lavlegeret stål.Osaka University og Egyptens Central Metallurgical Research Institute brugte en 20kW fiberlaser til at udføre forskning i single-pass laser-bue hybrid svejseprocessen af tykke plader (25 mm), ved hjælp af en bundliner til at løse bundpukkelproblemet.Danish Force Technology Company brugte to 16 kW disklasere 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 i offshore vindkrafttårnbasesvejsning , som vist i figur 2. Harbin Welding Co., Ltd. er den første i landet til at mestre kerneteknologien og udstyrsintegrationsteknologien for højeffekt solid lasersmeltende elektrodebuehybridvarmekildesvejsning.Det er første gang med succes at anvende højeffekt solid laser-dual-wire smeltende elektrode lysbuehybrid svejseteknologi og udstyr til high-end udstyr i mit land.fremstilling.
Figur 2. Layoutdiagram for laserinstallation
Ifølge den nuværende forskningsstatus for laserbuehybridsvejsning af tykke plader i ind- og udland kan det ses, at kombinationen af laserbuehybridsvejsemetode og smal spalterille kan opnå svejsning af tykke plader.Når lasereffekten stiger til mere end 10.000 watt, under bestråling af højenergilaser, vil materialets fordampningsadfærd, interaktionsprocessen mellem laser og plasma, den stabile tilstand af den smeltede poolstrøm, varmeoverførselsmekanismen og svejsningens metallurgiske opførsel Ændringer vil forekomme i varierende grad.Når effekten stiger til mere end 10.000 watt, vil stigningen i effekttæthed intensivere graden af fordampning i området nær det lille hul, og rekylkraften vil direkte påvirke stabiliteten af det lille hul og flowet af den smeltede pool, derved påvirke svejseprocessen.Ændringerne har en ikke ubetydelig indvirkning på implementeringen af laser og dens sammensatte svejseprocesser.Disse karakteristiske fænomener i svejseprocessen afspejler direkte eller indirekte stabiliteten af svejseprocessen til en vis grad og kan endda bestemme kvaliteten af svejsningen.Koblingseffekten af de to varmekilder laser og lysbue kan få de to varmekilder til at give fuldt udspil til deres egne karakteristika og opnå bedre svejseeffekter end enkeltlasersvejsning og lysbuesvejsning.Sammenlignet med den autogene lasersvejsemetode har denne svejsemetode fordelene ved stærk spaltetilpasningsevne og stor svejsbar tykkelse.Sammenlignet med lasertrådfyldningssvejsemetoden med smalt mellemrum for tykke plader har den fordelene ved høj trådsmeltningseffektivitet og god rillefusionseffekt..Derudover øger laserens tiltrækning til lysbuen stabiliteten af lysbuen, hvilket gør laser-bue hybrid svejsning hurtigere end traditionel buesvejsning oglasersvejsning af trådsvejsning, med relativt høj svejseeffektivitet.
03 Højeffekt laser-bue hybrid svejseapplikation
Højeffekt laser-bue hybrid svejseteknologi er meget udbredt i skibsbygningsindustrien.Meyer Skibsværft i Tyskland har etableret en 12kW CO2 laserbue hybrid svejseproduktionslinje til svejsning af flade skrogplader og afstivninger for at opnå dannelsen af 20m lange filetsvejsninger på én gang og reducere graden af deformation med 2/3.GE udviklede et fiberlaser-buehybrid svejsesystem med en maksimal udgangseffekt på 20 kW til at svejse USS Saratoga hangarskibet, hvilket sparer 800 tons svejsemetal og reducerer mandetimer med 80 %, som vist i figur 3. CSSC 725 anvender en 20kW fiberlaser højeffekt laser-bue hybrid svejsesystem, som kan reducere svejsedeformation med 60% og øge svejseeffektiviteten med 300%.Shanghai Waigaoqiao Shipyard bruger et 16kW fiberlaser højeffekt laserbuehybridsvejsesystem.Produktionslinjen vedtager en ny procesteknologi med laserhybridsvejsning + MAG-svejsning for at opnå enkeltsidet enkeltpassvejsning og dobbeltsidet formning af 4-25 mm tykke stålplader.Højeffekt laser-bue hybrid svejseteknologi er meget udbredt i pansrede køretøjer.Dens svejseegenskaber er: svejsning af komplekse metalstrukturer med stor tykkelse, lave omkostninger og højeffektiv fremstilling.
Figur 3. USS Sara Toga hangarskib
Højeffekt 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.På nuværende tidspunkt mangler der forskning i mekanismen ved højeffekt laser-bue hybridsvejsning, som skal styrkes yderligere, såsom samspillet mellem fotoplasma og lysbue og samspillet mellem lysbue og smeltet pool.Der er stadig mange uløste problemer i højeffekt laser-bue hybrid svejseproces, såsom et smalt procesvindue, ujævne mekaniske egenskaber af svejsestrukturen og kompliceret svejsekvalitetskontrol.Efterhånden som udgangseffekten af lasere af industriel kvalitet gradvist stiger, vil højeffekt laser-bue hybrid svejseteknologi udvikle sig hurtigt, og en række nye laser hybrid svejseteknologier vil fortsætte med at dukke op.Lokalisering, storskala og intelligentisering vil være vigtige tendenser i udviklingen af højeffekt lasersvejseudstyr i fremtiden.
Indlægstid: 24-apr-2024
