01 Soldadura híbrida láser-arco de placas grosas
A soldadura de placas grosas (espesor ≥ 20 mm) xoga un papel fundamental na fabricación de grandes equipos en campos importantes como a aeroespacial, a navegación e a construción naval, o transporte ferroviario, etc. Estes compoñentes adoitan caracterizarse por un gran grosor, formas complexas de xuntas e servizos complexos. ambientes. A calidade da soldadura ten un impacto directo no rendemento e na vida útil do equipo. Debido á baixa velocidade de soldeo e aos graves problemas de salpicaduras, o método tradicional de soldadura protexida con gas enfróntase a desafíos como a baixa eficiencia de soldadura, o alto consumo de enerxía e un gran estrés residual, o que dificulta cumprir os requisitos de fabricación cada vez maiores. Non obstante, a tecnoloxía de soldadura híbrida con arco láser é diferente da tecnoloxía de soldadura tradicional. Combina con éxito as vantaxes desoldadura por lásere soldadura por arco, e ten as características de gran profundidade de penetración, velocidade de soldeo rápida, alta eficiencia e mellor calidade de soldadura, como se mostra na Figura 1 Mostra. Por iso, esta tecnoloxía chamou a atención xeneralizada e comezou a aplicarse nalgunhas áreas clave.
Figura 1 Principio da soldadura híbrida láser-arco
02Investigación sobre soldadura híbrida láser-arco de placas grosas
O Instituto Noruego de Tecnoloxía Industrial e a Universidade de Tecnoloxía de Lule en Suecia estudaron a uniformidade estrutural das unións soldadas compostas de menos de 15 kW para aceiro de baixa aliaxe de alta resistencia microaliado de 45 mm de espesor. A Universidade de Osaka e o Instituto Central de Investigacións Metalúrxicas de Exipto utilizaron un láser de fibra de 20 kW para realizar investigacións sobre o proceso de soldadura híbrida láser-arco dun só paso de placas grosas (25 mm), utilizando un revestimento inferior para resolver o problema da coba inferior. A Compañía Tecnolóxica da Forza Danesa utilizou dous láseres de disco de 16 kW en serie para realizar investigacións sobre a soldadura híbrida de placas de aceiro de 40 mm de espesor a 32 kW, o que indica que se espera que a soldadura por arco láser de alta potencia se use na soldadura de bases de torres eólicas offshore. , como se mostra na figura 2. Harbin Welding Co., Ltd. é o primeiro do país en dominar a tecnoloxía básica e a tecnoloxía de integración de equipos de soldadura con fonte de calor híbrida de arco de electrodos de fusión con láser sólido de alta potencia. É a primeira vez que aplico con éxito a tecnoloxía e equipos de soldadura híbrida de arco de electrodo de fusión de láser sólido de alta potencia e dobre fío a equipos de gama alta no meu país. fabricación.
Figura 2. Diagrama de disposición da instalación do láser
Segundo o estado actual de investigación da soldadura híbrida con arco láser de placas grosas na casa e no estranxeiro, pódese ver que a combinación do método de soldadura híbrida con arco láser e unha ranura de fenda estreita pode conseguir a soldadura de placas grosas. Cando a potencia do láser aumenta a máis de 10.000 vatios, baixo a irradiación do láser de alta enerxía, o comportamento de vaporización do material, o proceso de interacción entre o láser e o plasma, o estado estable do fluxo da piscina fundida, o mecanismo de transferencia de calor e o comportamento metalúrxico da soldadura Os cambios produciranse en graos variables. A medida que a potencia aumenta a máis de 10.000 vatios, o aumento da densidade de potencia intensificará o grao de vaporización na zona próxima ao pequeno burato e a forza de retroceso afectará directamente a estabilidade do pequeno burato e o fluxo da piscina fundida. afectando así o proceso de soldadura. Os cambios teñen un impacto nada despreciable na implantación do láser e os seus procesos de soldadura de compostos. Estes fenómenos característicos no proceso de soldadura reflicten directa ou indirectamente a estabilidade do proceso de soldadura en certa medida, e mesmo poden determinar a calidade da soldadura. O efecto de acoplamento das dúas fontes de calor de láser e arco pode facer que as dúas fontes de calor dean ao máximo as súas propias características e obteñan mellores efectos de soldadura que a soldadura con láser simple e a soldadura por arco. En comparación co método de soldadura autóxena con láser, este método de soldadura ten as vantaxes dunha forte adaptabilidade ao espazo e un gran grosor soldable. En comparación co método de soldadura de recheo de fío con láser de fendas estreitas de placas grosas, ten as vantaxes dunha alta eficiencia de fusión do fío e un bo efecto de fusión de ranuras. . Ademais, a atracción do láser ao arco mellora a estabilidade do arco, facendo que a soldadura híbrida láser-arco sexa máis rápida que a tradicional.Soldadura con fío de recheo láser, cunha eficiencia de soldadura relativamente alta.
03 Aplicación de soldadura híbrida láser-arco de alta potencia
A tecnoloxía de soldadura híbrida con arco láser de alta potencia é amplamente utilizada na industria da construción naval. O estaleiro Meyer en Alemaña estableceu unha liña de produción híbrida de soldadura híbrida con arco láser de CO2 de 12 kW para soldar placas planas e rixidez do casco para lograr a formación de soldaduras de filete de 20 m de lonxitude dunha soa vez e reducir o grao de deformación en 2/3. GE desenvolveu un sistema de soldadura híbrido de arco láser de fibra cunha potencia de saída máxima de 20 kW para soldar o portaavións USS Saratoga, aforrando 800 toneladas de metal de soldadura e reducindo as horas de traballo nun 80 %, como se mostra na Figura 3. CSSC 725 adopta un Sistema de soldadura híbrido láser-arco de alta potencia con láser de fibra de 20kW, que pode reducir a deformación da soldadura nun 60% e aumentar a eficiencia da soldadura nun 300%. O estaleiro Shanghai Waigaoqiao utiliza un sistema de soldadura híbrido láser-arco de alta potencia con láser de fibra de 16 kW. A liña de produción adopta unha nova tecnoloxía de proceso de soldadura híbrida con láser + soldadura MAG para lograr a soldadura dun só lado e a formación de dúas caras de placas de aceiro de 4-25 mm de espesor. A tecnoloxía de soldadura híbrida con arco láser de alta potencia úsase amplamente nos vehículos blindados. As súas características de soldadura son: soldadura de estruturas metálicas complexas de gran espesor, baixo custo e fabricación de alta eficiencia.
Figura 3. Portaavións USS Sara Toga
A tecnoloxía de soldadura híbrida láser-arco de alta potencia aplicouse inicialmente nalgúns campos industriais e converterase nun medio importante para a fabricación eficiente de grandes estruturas con grosores de paredes medios e grandes. Na actualidade, hai unha falta de investigación sobre o mecanismo da soldadura híbrida láser-arco de alta potencia, que debe reforzarse aínda máis, como a interacción entre o fotoplasma e o arco e a interacción entre o arco e a piscina fundida. Aínda hai moitos problemas sen resolver no proceso de soldadura híbrida con arco láser de alta potencia, como unha xanela de proceso estreita, propiedades mecánicas desiguais da estrutura de soldadura e control de calidade de soldadura complicado. A medida que a potencia de saída dos láseres de grao industrial aumenta gradualmente, a tecnoloxía de soldadura híbrida láser-arco de alta potencia desenvolverase rapidamente e unha variedade de novas tecnoloxías de soldadura híbrida con láser seguirán xurdindo. A localización, a gran escala e a intelixencia serán tendencias importantes no desenvolvemento de equipos de soldadura con láser de alta potencia no futuro.
Hora de publicación: 24-Abr-2024
