01 Гибридная лазерно-дуговая сварка толстых листов
Сварка толстых листов (толщиной ≥ 20 мм) играет ключевую роль в производстве крупного оборудования в таких важных областях, как аэрокосмическая промышленность, судостроение и судостроение, железнодорожный транспорт и т. д. Эти компоненты обычно характеризуются большой толщиной, сложными формами соединений и сложным обслуживанием. среды. Качество сварки напрямую влияет на производительность и срок службы оборудования. Из-за низкой скорости сварки и серьезных проблем с разбрызгиванием традиционный метод сварки в среде защитного газа сталкивается с такими проблемами, как низкая эффективность сварки, высокое энергопотребление и большие остаточные напряжения, что затрудняет удовлетворение постоянно растущих производственных требований. Однако технология гибридной лазерно-дуговой сварки отличается от традиционной технологии сварки. Он удачно сочетает в себе преимуществалазерная сваркаи дуговой сварки, он обладает характеристиками большой глубины проникновения, высокой скорости сварки, высокой эффективности и лучшего качества сварки, как показано на рисунке 1. Поэтому эта технология привлекла широкое внимание и начала применяться в некоторых ключевых областях.
Рисунок 1. Принцип лазерно-дуговой гибридной сварки.
02Исследования по лазерно-дуговой гибридной сварке толстых листов
Норвежский институт промышленных технологий и Технологический университет Луле в Швеции исследовали структурную однородность композитных сварных соединений мощностью до 15 кВт для микролегированной высокопрочной низколегированной стали толщиной 45 мм. Университет Осаки и Центральный металлургический научно-исследовательский институт Египта использовали волоконный лазер мощностью 20 кВт для проведения исследований по однопроходному процессу гибридной лазерно-дуговой сварки толстых листов (25 мм), используя нижний лайнер для решения проблемы нижнего выступа. Датская компания Force Technology использовала два дисковых лазера мощностью 16 кВт последовательно для проведения исследований по гибридной сварке стальных пластин толщиной 40 мм при мощности 32 кВт, что указывает на то, что ожидается, что мощная лазерно-дуговая сварка будет использоваться при сварке оснований морских ветряных электростанций. , как показано на рисунке 2. Компания Harbin Welding Co., Ltd. первой в стране освоила базовую технологию и технологию интеграции оборудования для гибридной дуговой сварки с использованием мощных твердых лазерных плавящих электродов. Это первый случай успешного применения технологии и оборудования гибридной дуговой сварки с твердым лазером и двухпроволочным плавящимся электродом для высококачественного оборудования в моей стране. производство.
Рисунок 2. Схема расположения лазерной установки
Согласно текущему статусу исследований гибридной лазерно-дуговой сварки толстых листов в стране и за рубежом, можно видеть, что сочетание метода гибридной лазерно-дуговой сварки и канавки с узким зазором позволяет добиться сварки толстых пластин. Когда мощность лазера увеличивается до более чем 10 000 Вт, под воздействием высокоэнергетического лазера меняется поведение испарения материала, процесс взаимодействия между лазером и плазмой, стабильное состояние потока расплавленной ванны, механизм теплопередачи и Металлургическое поведение сварного шва Изменения будут происходить в различной степени. Когда мощность увеличивается до более чем 10 000 Вт, увеличение плотности мощности увеличит степень испарения в области возле небольшого отверстия, а сила отдачи будет напрямую влиять на стабильность небольшого отверстия и поток расплавленной ванны. тем самым влияя на процесс сварки. Изменения оказывают существенное влияние на внедрение процессов лазерной сварки и сварки композитов. Эти характерные явления в процессе сварки прямо или косвенно отражают в той или иной степени стабильность сварочного процесса и даже могут определять качество сварного шва. Эффект связи двух источников тепла — лазера и дуги — позволяет двум источникам тепла полностью раскрыть свои характеристики и получить лучшие сварочные эффекты, чем одиночная лазерная сварка и дуговая сварка. По сравнению с методом лазерной автогенной сварки этот метод сварки имеет преимущества, заключающиеся в высокой адаптируемости зазора и большой свариваемой толщине. По сравнению с методом сварки толстых листов лазерной проволокой с узким зазором, он обладает преимуществами высокой эффективности плавления проволоки и хорошего эффекта сварки канавок. . Кроме того, притяжение лазера к дуге повышает стабильность дуги, что делает гибридную лазерно-дуговую сварку более быстрой, чем традиционная дуговая сварка.лазерная сварка присадочной проволокой, с относительно высокой эффективностью сварки.
03 Применение гибридной лазерно-дуговой сварки высокой мощности
Технология гибридной лазерно-дуговой сварки высокой мощности широко применяется в судостроении. Верфь Meyer в Германии установила производственную линию гибридной лазерно-дуговой сварки CO2 мощностью 12 кВт для сварки плоских листов корпуса и ребер жесткости, позволяющую формировать угловые сварные швы длиной 20 м за один проход и снижать степень деформации на 2/3. GE разработала гибридную систему оптоволоконной лазерно-дуговой сварки с максимальной выходной мощностью 20 кВт для сварки авианосца USS Saratoga, что позволило сэкономить 800 тонн сварочного металла и сократить трудозатраты на 80 %, как показано на рис. 3. В CSSC 725 используется Гибридная система лазерно-дуговой сварки высокой мощности с волоконным лазером мощностью 20 кВт, которая может уменьшить сварочную деформацию на 60% и повысить эффективность сварки на 300%. Шанхайская верфь Waigaoqiao использует мощную гибридную систему лазерно-дуговой сварки с волоконным лазером мощностью 16 кВт. На производственной линии применяется новая технология гибридной лазерной сварки + сварка MAG, обеспечивающая одностороннюю однопроходную сварку и двухстороннюю формовку стальных листов толщиной 4–25 мм. Технология гибридной лазерно-дуговой сварки высокой мощности широко применяется в бронетехнике. Его сварочные характеристики: сварка сложных металлоконструкций большой толщины, низкая себестоимость и высокая производительность производства.
Рисунок 3. Авианосец USS Sara Toga
Технология гибридной лазерно-дуговой сварки высокой мощности изначально применялась в некоторых отраслях промышленности и станет важным средством эффективного изготовления крупных конструкций со средней и большой толщиной стенок. В настоящее время недостаточно исследований механизма мощной лазерно-дуговой гибридной сварки, который нуждается в дальнейшем укреплении, таких как взаимодействие фотоплазмы и дуги и взаимодействие дуги с расплавленной ванной. В процессе гибридной лазерно-дуговой сварки высокой мощности до сих пор остается много нерешенных проблем, таких как узкое технологическое окно, неравномерность механических свойств структуры сварного шва и сложный контроль качества сварки. Поскольку выходная мощность промышленных лазеров постепенно увеличивается, технология гибридной лазерно-дуговой сварки высокой мощности будет быстро развиваться, и будет продолжать появляться множество новых технологий лазерной гибридной сварки. Локализация, масштабность и интеллектуализация станут важными тенденциями в развитии мощного лазерного сварочного оборудования в будущем.
Время публикации: 24 апреля 2024 г.
