01 Soldadura híbrida làser-arc de placa gruixuda
La soldadura de plaques gruixudes (gruix ≥ 20 mm) té un paper clau en la fabricació de grans equips en camps importants com ara l'aeronàutica, la navegació i la construcció naval, el transport ferroviari, etc. Aquests components solen caracteritzar-se per un gran gruix, formes d'articulació complexes i un servei complex. ambients. La qualitat de la soldadura té un impacte directe en el rendiment i la vida útil de l'equip. A causa de la velocitat de soldadura lenta i els problemes greus d'esquitxades, el mètode tradicional de soldadura amb blindatge de gas s'enfronta a reptes com ara una baixa eficiència de soldadura, un alt consum d'energia i una gran tensió residual, cosa que dificulta el compliment dels requisits de fabricació cada cop més creixents. Tanmateix, la tecnologia de soldadura híbrida làser-arc és diferent de la tecnologia de soldadura tradicional. Combina amb èxit els avantatges desoldadura per làseri soldadura per arc, i té les característiques de gran profunditat de penetració, velocitat de soldadura ràpida, alta eficiència i millor qualitat de soldadura, tal com es mostra a la figura 1 Mostra. Per tant, aquesta tecnologia ha cridat l'atenció generalitzada i s'ha començat a aplicar en algunes àrees clau.
Figura 1 Principi de la soldadura híbrida làser-arc
02Recerca sobre la soldadura híbrida làser-arc de plaques gruixudes
L'Institut Noruec de Tecnologia Industrial i la Universitat de Tecnologia de Lule a Suècia van estudiar la uniformitat estructural de les juntes soldades compostes de menys de 15 kW per a acer de baixa aliatge d'alta resistència microaliat de 45 mm de gruix. La Universitat d'Osaka i l'Institut Central d'Investigació Metal·lúrgica d'Egipte van utilitzar un làser de fibra de 20 kW per dur a terme investigacions sobre el procés de soldadura híbrida làser-arc d'un sol pas de plaques gruixudes (25 mm), utilitzant un revestiment inferior per resoldre el problema de la gepa inferior. La Danish Force Technology Company va utilitzar dos làsers de disc de 16 kW en sèrie per dur a terme investigacions sobre la soldadura híbrida de plaques d'acer de 40 mm de gruix a 32 kW, cosa que indica que s'espera que la soldadura làser-arc d'alta potència s'utilitzi en la soldadura de bases de torres d'energia eòlica marina. , tal com es mostra a la figura 2. Harbin Welding Co., Ltd. és el primer del país a dominar la tecnologia bàsica i la tecnologia d'integració d'equips de soldadura de font de calor híbrida d'arc d'elèctrodes de fusió làser sòlid d'alta potència. És la primera vegada que apliquem amb èxit la tecnologia i l'equip de soldadura híbrida d'arc d'elèctrode de fusió làser sòlid de doble fil d'alta potència a equips de gamma alta al meu país. fabricació.
Figura 2. Diagrama de disposició de la instal·lació làser
Segons l'estat actual de la investigació de la soldadura híbrida làser-arc de plaques gruixudes a casa i a l'estranger, es pot veure que la combinació del mètode de soldadura híbrida làser-arc i la ranura de buit estret pot aconseguir la soldadura de plaques gruixudes. Quan la potència del làser augmenta a més de 10.000 watts, sota la irradiació de làser d'alta energia, el comportament de vaporització del material, el procés d'interacció entre làser i plasma, l'estat estable del flux de la piscina fosa, el mecanisme de transferència de calor i el comportament metal·lúrgic de la soldadura Els canvis es produiran en diferents graus. A mesura que la potència augmenta a més de 10.000 watts, l'augment de la densitat de potència intensificarà el grau de vaporització a la zona propera al forat petit, i la força de retrocés afectarà directament l'estabilitat del forat petit i el flux de la piscina fosa, afectant així el procés de soldadura. Els canvis tenen un impacte no menyspreable en la implantació del làser i els seus processos de soldadura de compostos. Aquests fenòmens característics en el procés de soldadura reflecteixen directament o indirectament l'estabilitat del procés de soldadura en certa mesura, i fins i tot poden determinar la qualitat de la soldadura. L'efecte d'acoblament de les dues fonts de calor de làser i arc pot fer que les dues fonts de calor donin un joc total a les seves pròpies característiques i obtinguin millors efectes de soldadura que la soldadura per làser i la soldadura per arc. En comparació amb el mètode de soldadura autògena làser, aquest mètode de soldadura té els avantatges d'una gran adaptabilitat a la bretxa i un gran gruix soldable. En comparació amb el mètode de soldadura per farciment de filferro làser amb espai estret de plaques gruixudes, té els avantatges d'una alta eficiència de fusió de filferro i un bon efecte de fusió de solcs. . A més, l'atracció del làser a l'arc millora l'estabilitat de l'arc, fent que la soldadura híbrida làser-arc sigui més ràpida que la soldadura d'arc tradicional isoldadura amb fil de farciment làser, amb una eficiència de soldadura relativament alta.
03 Aplicació de soldadura híbrida làser-arc d'alta potència
La tecnologia de soldadura híbrida làser-arc d'alta potència s'utilitza àmpliament a la indústria de la construcció naval. La drassana Meyer a Alemanya ha establert una línia de producció híbrida de soldadura làser-arc de CO2 de 12kW per soldar plaques planes i rigiditzadors de casc per aconseguir la formació de soldadures de filet de 20 m de llarg d'una vegada i reduir el grau de deformació en 2/3. GE va desenvolupar un sistema de soldadura híbrid de fibra làser-arc amb una potència de sortida màxima de 20 kW per soldar el portaavions USS Saratoga, estalviant 800 tones de metall de soldadura i reduint les hores de treball en un 80%, tal com es mostra a la figura 3. CSSC 725 adopta un Sistema de soldadura híbrid làser-arc d'alta potència amb làser de fibra de 20 kW, que pot reduir la deformació de la soldadura en un 60% i augmentar l'eficiència de la soldadura en un 300%. La drassana de Shanghai Waigaoqiao utilitza un sistema de soldadura híbrid làser-arc làser d'alta potència de fibra de 16 kW. La línia de producció adopta una nova tecnologia de procés de soldadura híbrida làser + soldadura MAG per aconseguir la soldadura d'una sola cara i la formació a doble cara de plaques d'acer de 4-25 mm de gruix. La tecnologia de soldadura híbrida d'arc làser d'alta potència s'utilitza àmpliament en vehicles blindats. Les seves característiques de soldadura són: soldadura d'estructures metàl·liques complexes de gran gruix, baix cost i fabricació d'alta eficiència.
Figura 3. Portaavions USS Sara Toga
La tecnologia de soldadura híbrida làser-arc d'alta potència s'ha aplicat inicialment en alguns camps industrials i es convertirà en un mitjà important per a la fabricació eficient d'estructures grans amb gruixos de paret mitjans i grans. Actualment, hi ha una manca d'investigació sobre el mecanisme de la soldadura híbrida làser-arc d'alta potència, que s'ha de reforçar encara més, com ara la interacció entre el fotoplasma i l'arc i la interacció entre l'arc i la piscina fosa. Encara hi ha molts problemes no resolts en el procés de soldadura híbrida d'arc làser d'alta potència, com ara una finestra de procés estreta, propietats mecàniques desiguals de l'estructura de soldadura i un complicat control de qualitat de la soldadura. A mesura que la potència de sortida dels làsers de grau industrial augmenta gradualment, la tecnologia de soldadura híbrida làser-arc d'alta potència es desenvoluparà ràpidament i una varietat de noves tecnologies de soldadura híbrida làser continuaran sorgint. La localització, la gran escala i la intel·ligència seran tendències importants en el desenvolupament d'equips de soldadura làser d'alta potència en el futur.
Hora de publicació: 24-abril-2024
