Que son as tecnoloxías avanzadas de soldadura?

Que son as tecnoloxías avanzadas de soldadura?

(1) Soldadura híbrida por arco láser

A tecnoloxía de procesamento de feixes de alta enerxía é aclamada como a tecnoloxía de procesamento máis prometedora do século XXI, crese que "traerá cambios revolucionarios á tecnoloxía de procesamento de materiais e fabricación", e actualmente é o campo técnico de máis rápido crecemento e máis investigado.

O desenvolvemento deequipos de soldadura"Cara a grande escala" ten dous significados: un é o aumento da potencia do equipo e o outro é a ampliación das pezas soldadas polo equipo. Debido ao elevado investimento único en equipos de soldadura avanzados, especialmente equipos de soldadura por láser e soldadura por feixe de electróns, o aumento da potencia, a mellora da profundidade de penetración e a estabilidade do proceso de soldadura poden reducir relativamente os custos de soldadura, o que a fai aceptable para a industria. Polo tanto, a tecnoloxía de soldadura híbrida centrada nos láseres chamou a atención. De feito, a soldadura híbrida láser-arco propúxose xa na década de 1970, pero as aplicacións industriais estables xurdiron só nos últimos anos, beneficiándose principalmente do desenvolvemento da tecnoloxía láser e dos equipos de soldadura por arco, especialmente a mellora da potencia do láser e a tecnoloxía de control do arco. O híbrido láser-arco implica principalmente a combinación de láser con arco de gas inerte de tungsteno (TIG), arco de plasma e arco activo. Mediante a interacción entre o láser e o arco, pódense superar as deficiencias de cada método de soldadura, o que resulta nun bo efecto híbrido.

A soldadura híbrida por arco láser mellora significativamente a eficiencia da soldadura, principalmente en base a dous efectos: primeiro, a alta densidade de enerxía leva a unha maior velocidade de soldadura e a unha redución da perda de calor da peza; segundo, o efecto de superposición da interacción entre as dúas fontes de calor. Ao soldar aceiro, o plasma láser estabiliza o arco; ao mesmo tempo, o arco entra no burato da fechadura da piscina fundida, reducindo a perda de enerxía. A combinación de láser e TIG pode aumentar significativamente a velocidade de soldadura, aproximadamente o dobre que a da soldadura TIG. O desgaste do eléctrodo de tungsteno tamén se reduce considerablemente, aumentando a súa vida útil; o ángulo da ranura tamén se pode reducir significativamente e a área da sección transversal da soldadura é similar á da soldadura láser. En comparación coa soldadura híbrida por arco único láser, a soldadura híbrida por arco dobre láser pode reducir a entrada de calor de soldadura nun 25 % e aumentar a velocidade de soldadura nun 30 % aproximadamente.

As principais vantaxes da soldadura híbrida por arco láser (ou arco de plasma) son a mellora da velocidade de soldadura e a profundidade de penetración. Debido ao quentamento do arco, a temperatura do metal aumenta, o que reduce a reflectividade do metal no láser e aumenta a absorción da enerxía luminosa. Este método foi probado en soldadura láser de CO₂ de baixa potencia, así como en soldadura láser de CO₂ de 12 kW e láseres YAG de 2 kW con transmisión de fibra óptica, sentando as bases para a soldadura híbrida robótica por arco láser (ou arco de plasma). Nos últimos anos, a tecnoloxía de soldadura híbrida nada do híbrido láser-arco logrou un desenvolvemento significativo, e a súa aplicación en compoñentes complexos nos sectores aeroespacial, militar e outros recibiu unha atención crecente. Actualmente, a tecnoloxía de soldadura híbrida que combina feixes de alta enerxía con diferentes arcos converteuse nun dos puntos candentes no campo da soldadura por feixes de alta enerxía.

(2) Soldadura por fricción-agitación

A soldadura por fricción-agitación (FSW) é unha tecnoloxía de soldadura patentada desenvolvida polo Welding Institute (TWI) do Reino Unido a principios da década de 1990. Pode soldar metais non ferrosos que son difíciles de soldar mediante métodos de soldadura por fusión.

A soldadura por fricción-agitación ten vantaxes como un proceso de unión sinxelo, grans finos na unión soldada, bo rendemento á fatiga, rendemento á tracción e rendemento á flexión, sen necesidade de fíos de soldadura nin gases de protección, sen arco de luz e baixa tensión residual e deformación despois da soldadura. Aplicouse na industria aeroespacial de países desenvolvidos de Europa e América e utilizouse con éxito na soldadura de recipientes a presión de paredes finas de aliaxe de aluminio que traballan a baixas temperaturas, completando a unión a tope recta de soldaduras lonxitudinais e a unión a tope circunferencial de soldaduras circulares. Esta tecnoloxía adoptouse no novo deseño estrutural de novos vehículos e aplicouse na industria aeroespacial, o transporte, a fabricación de automóbiles e outros sectores industriais.

(3) Soldadura por difusión ao baleiro

A continua aparición de materiais avanzados supón novos desafíos para as tecnoloxías de unión. A unión de moitos materiais novos, como aliaxes resistentes á calor, cerámicas de alta tecnoloxía, compostos intermetálicos e materiais compostos, especialmente a unión de materiais diferentes, é difícil de conseguir mediante métodos convencionais de soldadura por fusión, polo que xurdiron a unión por difusión en estado sólido e outras tecnoloxías. Por exemplo, a tecnoloxía de soldadura por difusión por conformado superplástico aplicouse con éxito en estruturas de panal de abella de aliaxe de titanio de aeronaves. As cerámicas e os metais pódense unir mediante soldadura por difusión; a aplicación da tecnoloxía de soldadura por difusión en fase líquida transitoria resolveu moitos problemas difíciles de unión de materiais duros que non se podían resolver mediante...soldadura por fusiónno pasado.

A unión en estado sólido pódese dividir en dúas categorías. Unha é o método de unión con baixa temperatura, alta presión e curto tempo, que promove o contacto próximo da superficie da peza de traballo e a rotura da película de óxido a través da deformación plástica local. A deformación plástica é o factor dominante na formación da unión. Estes métodos de unión inclúensoldadura por fricción, soldadura por explosión, soldadura por presión fría e soldadura por presión en quente, que adoitan denominarse soldadura por presión. O outro é o método de unión por difusión con alta temperatura, baixa presión e tempo relativamente longo, xeralmente realizado nunha atmosfera protectora ou baleiro. Este método de unión produce só unha deformación plástica mínima e a difusión na interface é o factor dominante na formación da unión. Estes métodos de unión inclúen principalmente a soldadura por difusión, como a soldadura por difusión ao baleiro, a soldadura por difusión en fase líquida transitoria, a soldadura por difusión por prensado isostático en quente e a soldadura por difusión por conformado superplástico.

Ademais da continua aparición de métodos de soldadura avanzados e novos procesos (os anteriores son só algúns exemplos), o nivel de mecanización e automatización de diversos métodos de soldadura está en constante mellora. O progreso da tecnoloxía electrónica, a tecnoloxía de detección, a informática e a tecnoloxía de control promoveron enormemente o desenvolvemento da disciplina da soldadura, facendo que a automatización da soldadura avance cara a un control intelixente. En particular, a introdución a grande escala de robots de soldadura rompeu o modo tradicional de automatización ríxida da soldadura, abriu un novo modo de automatización flexible na soldadura e proporcionou un espazo de desenvolvemento máis amplo para a tecnoloxía de soldadura. A soldadura converteuse nun método de procesamento indispensable na fabricación moderna. Ademais, co progreso da ciencia e a tecnoloxía e o desenvolvemento social e económico, os campos de aplicación da soldadura/unión avanzada seguirán expandíndose.

(4) Soldadura automatizada e intelixente

A mecanización e a automatización son medios importantes para mellorar a produtividade da soldadura, garantir a calidade do produto e mellorar as condicións de traballo. A automatización da produción de soldadura é a dirección de desenvolvemento futuro da tecnoloxía de soldadura. A mellora da eficiencia e a calidade da produción de soldadura só ten certas limitacións desde a perspectiva dos procesos de soldadura. Os métodos de soldadura/unión, como a soldadura por feixe de electróns, a soldadura por láser e a soldadura por fricción-agitación, teñen requisitos estritos sobre a xeometría da ranura e a calidade da montaxe. Despois da soldadura automática, toda a estrutura soldada é limpa, precisa e fermosa, cambiando o fenómeno inverso da operación manual nos talleres de soldadura do pasado.

Como un dos símbolos importantes do desenvolvemento da tecnoloxía de fabricación moderna e dunha industria tecnolóxica emerxente, os robots tiveron un impacto importante en diversos campos das industrias de alta tecnoloxía. A complexidade dos procesos de fabricación de soldadura e os estritos requisitos de calidade da soldadura, xunto co nivel de tecnoloxía de soldadura e as condicións de traballo, a miúdo deficientes, fan que os procesos de soldadura que poden automatizar e intelixenteizar o proceso de soldadura reciban especial atención. Actualmente, entre o 30 % e o 40 % dos robots de todo o mundo utilízanse na tecnoloxía de soldadura. Os robots de soldadura aplicábanse inicialmente principalmente en liñas de produción de soldadura por puntos na industria do automóbil e, nos últimos anos, expandíronse gradualmente a outros campos de produción.

O primeiro foco de desenvolvemento desoldadura intelixenteé o sistema de visión. Os sistemas de visión desenvolvidos actualmente poden permitir que os robots modifiquen automaticamente a traxectoria do movemento da tocha segundo condicións específicas durante a soldadura e algúns poden axustar oportunamente os parámetros do proceso segundo o tamaño da ranura.