01 Υβριδική συγκόλληση με τόξο λέιζερ παχιάς πλάκας
Η συγκόλληση με παχιά πλάκα (πάχους ≥ 20mm) παίζει βασικό ρόλο στην κατασκευή μεγάλου εξοπλισμού σε σημαντικούς τομείς όπως η αεροδιαστημική, η ναυσιπλοΐα και η ναυπηγική βιομηχανία, η σιδηροδρομική μεταφορά κ.λπ. περιβάλλοντα.Η ποιότητα της συγκόλλησης έχει άμεσο αντίκτυπο στην απόδοση και τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.Λόγω της χαμηλής ταχύτητας συγκόλλησης και των σοβαρών προβλημάτων πιτσιλίσματος, η παραδοσιακή μέθοδος συγκόλλησης με θωράκιση αερίου αντιμετωπίζει προκλήσεις όπως χαμηλή απόδοση συγκόλλησης, υψηλή κατανάλωση ενέργειας και μεγάλη υπολειμματική τάση, γεγονός που καθιστά δύσκολη την κάλυψη των ολοένα αυξανόμενων απαιτήσεων κατασκευής.Ωστόσο, η τεχνολογία υβριδικής συγκόλλησης με τόξο λέιζερ είναι διαφορετική από την παραδοσιακή τεχνολογία συγκόλλησης.Συνδυάζει με επιτυχία τα πλεονεκτήματα τουσυγκόλληση με λέιζερκαι συγκόλλησης τόξου, και έχει τα χαρακτηριστικά μεγάλου βάθους διείσδυσης, γρήγορης ταχύτητας συγκόλλησης, υψηλής απόδοσης και καλύτερης ποιότητας συγκόλλησης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1 Εμφάνιση.Ως εκ τούτου, αυτή η τεχνολογία έχει προσελκύσει ευρεία προσοχή και έχει αρχίσει να εφαρμόζεται σε ορισμένους βασικούς τομείς.
Σχήμα 1 Αρχή υβριδικής συγκόλλησης τόξου λέιζερ
02 Έρευνα για την υβριδική συγκόλληση με τόξο λέιζερ παχύρρευστων πλακών
Το Νορβηγικό Ινστιτούτο Βιομηχανικής Τεχνολογίας και το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Lule στη Σουηδία μελέτησαν τη δομική ομοιομορφία των σύνθετων συγκολλημένων αρμών κάτω των 15 kW για μικροκραματοποιημένο χάλυβα υψηλής αντοχής χαμηλής κραματοποίησης πάχους 45 mm.Το Πανεπιστήμιο της Οσάκα και το Κεντρικό Ινστιτούτο Μεταλλουργικών Ερευνών της Αιγύπτου χρησιμοποίησαν ένα λέιζερ ινών 20 kW για να διεξαγάγουν έρευνα σχετικά με τη διαδικασία συγκόλλησης υβριδικού τόξου λέιζερ μονής διέλευσης παχύρρευστων πλακών (25 mm), χρησιμοποιώντας μια κάτω επένδυση για να λύσουν το πρόβλημα του κάτω καμπούρα.Η Danish Force Technology Company χρησιμοποίησε δύο λέιζερ δίσκων 16 kW σε σειρά για τη διεξαγωγή έρευνας σχετικά με την υβριδική συγκόλληση χαλύβδινων πλακών πάχους 40 mm στα 32 kW, υποδεικνύοντας ότι η συγκόλληση με τόξο λέιζερ υψηλής ισχύος αναμένεται να χρησιμοποιηθεί σε συγκόλληση υπεράκτιων πύργων αιολικής ενέργειας , όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Η Harbin Welding Co., Ltd. είναι η πρώτη στη χώρα που κατακτά την βασική τεχνολογία και την τεχνολογία ενσωμάτωσης εξοπλισμού της συγκόλλησης με τόξο υβριδικής πηγής θερμότητας στερεών ηλεκτροδίων τήξης με λέιζερ υψηλής ισχύος.Είναι η πρώτη φορά που εφαρμόζω επιτυχώς τεχνολογία και εξοπλισμό υβριδικής συγκόλλησης με τόξο ηλεκτροδίων τήξης στερεού λέιζερ υψηλής ισχύος σε υβριδικό τόξο ηλεκτροδίων τήξης σε εξοπλισμό προηγμένης τεχνολογίας στη χώρα μου.βιομηχανοποίηση.
Εικόνα 2. Διάγραμμα διάταξης εγκατάστασης λέιζερ
Σύμφωνα με την τρέχουσα κατάσταση της έρευνας της υβριδικής συγκόλλησης με τόξο λέιζερ παχιών πλακών στο εσωτερικό και στο εξωτερικό, μπορεί να φανεί ότι ο συνδυασμός της μεθόδου συγκόλλησης υβριδικού τόξου λέιζερ και της στενής αυλάκωσης μπορεί να επιτύχει τη συγκόλληση παχύρρευστων πλακών.Όταν η ισχύς του λέιζερ αυξάνεται σε περισσότερα από 10.000 watt, υπό την ακτινοβολία λέιζερ υψηλής ενέργειας, η συμπεριφορά εξάτμισης του υλικού, η διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ λέιζερ και πλάσματος, η σταθερή κατάσταση της ροής της λιωμένης λίμνης, ο μηχανισμός μεταφοράς θερμότητας και η μεταλλουργική συμπεριφορά της συγκόλλησης Αλλαγές θα συμβούν σε διάφορους βαθμούς.Καθώς η ισχύς αυξάνεται σε περισσότερα από 10.000 watt, η αύξηση της πυκνότητας ισχύος θα εντείνει τον βαθμό εξάτμισης στην περιοχή κοντά στη μικρή οπή και η δύναμη ανάκρουσης θα επηρεάσει άμεσα τη σταθερότητα της μικρής οπής και τη ροή της λιωμένης λίμνης. επηρεάζοντας έτσι τη διαδικασία συγκόλλησης.Οι αλλαγές έχουν μη αμελητέο αντίκτυπο στην εφαρμογή του laser και των σύνθετων διεργασιών συγκόλλησης.Αυτά τα χαρακτηριστικά φαινόμενα στη διαδικασία συγκόλλησης αντανακλούν άμεσα ή έμμεσα τη σταθερότητα της διαδικασίας συγκόλλησης σε κάποιο βαθμό και μπορούν ακόμη και να καθορίσουν την ποιότητα της συγκόλλησης.Το φαινόμενο σύζευξης των δύο πηγών θερμότητας λέιζερ και τόξου μπορεί να κάνει τις δύο πηγές θερμότητας να δώσουν πλήρη απόδοση στα δικά τους χαρακτηριστικά και να επιτύχουν καλύτερα αποτελέσματα συγκόλλησης από τη συγκόλληση με λέιζερ και τη συγκόλληση τόξου.Σε σύγκριση με τη μέθοδο αυτογενούς συγκόλλησης με λέιζερ, αυτή η μέθοδος συγκόλλησης έχει τα πλεονεκτήματα της ισχυρής προσαρμοστικότητας στο διάκενο και του μεγάλου συγκολλήσιμου πάχους.Σε σύγκριση με τη μέθοδο συγκόλλησης με σύρμα λέιζερ με στενό διάκενο για χοντρές πλάκες, έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης τήξης σύρματος και της καλής τήξης αυλακώσεων..Επιπλέον, η έλξη του λέιζερ στο τόξο ενισχύει τη σταθερότητα του τόξου, καθιστώντας την υβριδική συγκόλληση τόξου λέιζερ ταχύτερη από την παραδοσιακή συγκόλληση τόξου καισυγκόλληση σύρματος πλήρωσης λέιζερ, με σχετικά υψηλή απόδοση συγκόλλησης.
03 Εφαρμογή υβριδικής συγκόλλησης με τόξο λέιζερ υψηλής ισχύος
Η τεχνολογία υβριδικής συγκόλλησης τόξου λέιζερ υψηλής ισχύος χρησιμοποιείται ευρέως στη ναυπηγική βιομηχανία.Η Meyer Shipyard στη Γερμανία έχει δημιουργήσει μια γραμμή παραγωγής υβριδικής συγκόλλησης τόξου λέιζερ 12 kW CO2 για τη συγκόλληση επίπεδων πλακών και ενισχυτικών γάστρας για να επιτευχθεί ο σχηματισμός συγκολλήσεων φιλέτου μήκους 20 μέτρων με μία κίνηση και να μειωθεί ο βαθμός παραμόρφωσης κατά 2/3.Η GE ανέπτυξε ένα υβριδικό σύστημα συγκόλλησης με τόξο ινών λέιζερ με μέγιστη ισχύ εξόδου 20 kW για τη συγκόλληση του αεροπλανοφόρου USS Saratoga, εξοικονομώντας 800 τόνους μετάλλου συγκόλλησης και μειώνοντας τις ανθρωποώρες κατά 80%, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3. Το CSSC 725 υιοθετεί ένα Υβριδικό σύστημα συγκόλλησης με τόξο λέιζερ υψηλής ισχύος 20 kW, το οποίο μπορεί να μειώσει την παραμόρφωση συγκόλλησης κατά 60% και να αυξήσει την απόδοση συγκόλλησης κατά 300%.Το Shanghai Waigaoqiao Shipyard χρησιμοποιεί ένα υβριδικό σύστημα συγκόλλησης με τόξο λέιζερ υψηλής ισχύος ινών 16 kW.Η γραμμή παραγωγής υιοθετεί μια νέα τεχνολογία διαδικασίας υβριδικής συγκόλλησης με λέιζερ + συγκόλληση MAG για την επίτευξη συγκόλλησης μονής όψης μονής διέλευσης και διαμόρφωση διπλής όψης χαλύβδινων πλακών πάχους 4-25 mm.Η τεχνολογία υβριδικής συγκόλλησης τόξου λέιζερ υψηλής ισχύος χρησιμοποιείται ευρέως σε θωρακισμένα οχήματα.Τα χαρακτηριστικά συγκόλλησης του είναι: συγκόλληση σύνθετων μεταλλικών κατασκευών μεγάλου πάχους, χαμηλό κόστος και κατασκευή υψηλής απόδοσης.
Εικόνα 3. Αεροπλανοφόρο USS Sara Toga
Η τεχνολογία υβριδικής συγκόλλησης τόξου λέιζερ υψηλής ισχύος εφαρμόστηκε αρχικά σε ορισμένους βιομηχανικούς τομείς και θα γίνει σημαντικό μέσο για την αποτελεσματική κατασκευή μεγάλων κατασκευών με μεσαίο και μεγάλο πάχος τοιχώματος.Επί του παρόντος, υπάρχει έλλειψη έρευνας σχετικά με τον μηχανισμό της υψηλής ισχύος υβριδικής συγκόλλησης τόξου λέιζερ, ο οποίος πρέπει να ενισχυθεί περαιτέρω, όπως η αλληλεπίδραση μεταξύ φωτοπλάσματος και τόξου και η αλληλεπίδραση μεταξύ τόξου και λιωμένης δεξαμενής.Υπάρχουν ακόμη πολλά ανεπίλυτα προβλήματα στη διαδικασία υβριδικής συγκόλλησης με τόξο λέιζερ υψηλής ισχύος, όπως στενό παράθυρο διεργασίας, ανομοιόμορφες μηχανικές ιδιότητες της δομής συγκόλλησης και περίπλοκος ποιοτικός έλεγχος συγκόλλησης.Καθώς η ισχύς εξόδου των λέιζερ βιομηχανικής ποιότητας αυξάνεται σταδιακά, η τεχνολογία υβριδικής συγκόλλησης τόξου λέιζερ υψηλής ισχύος θα αναπτυχθεί γρήγορα και μια ποικιλία νέων τεχνολογιών υβριδικής συγκόλλησης με λέιζερ θα συνεχίσει να εμφανίζεται.Η τοπική προσαρμογή, η μεγάλης κλίμακας και η ευφυΐα θα είναι σημαντικές τάσεις στην ανάπτυξη του εξοπλισμού συγκόλλησης με λέιζερ υψηλής ισχύος στο μέλλον.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-24-2024
