01 Spawanie łukiem laserowym grubych blach
Kluczową rolę odgrywa spawanie blach grubych (o grubości większej lub równej 20 mm) w przemyśle lotniczym, statkach morskich, transporcie kolejowym i innych ważnych obszarach produkcji dużego sprzętu. Komponenty te charakteryzują się zwykle dużą grubością, złożonymi formami połączeń i środowiskiem usług. Jakość spawania ma bezpośredni wpływ na wydajność i żywotność sprzętu. Tradycyjne metody spawania w osłonie gazu wiążą się z wyzwaniami, takimi jak niska wydajność spawania, wysokie zużycie energii i wysokie naprężenia szczątkowe wynikające z małych prędkości spawania i poważnych problemów z rozpryskami, co utrudnia spełnienie stale rosnących wymagań produkcyjnych. Jednak technologia spawania kompozytowego łukiem laserowym różni się od tradycyjnej technologii spawania tym, że z powodzeniem integruje zalety spawania laserowego i spawania łukowego oraz charakteryzuje się dużą głębokością wtopienia, dużą szybkością spawania, wysoką wydajnością i lepszą jakością spoiny, jak pokazano na rysunku 1. Dlatego też technologia ta przyciągnęła powszechną uwagę i zaczęła być stosowana w niektórych kluczowych obszarach.
02 Badania spawania grubych blach kompozytowych łukiem laserowym
Norweski Instytut Technologii Przemysłowej i Szwedzki Uniwersytet Naukowo-Technologiczny w Lule dla mikrostopowej wysokowytrzymałej stali niskostopowej o grubości 45 mm, badanie przypadku jednorodności organizacji kompozytowego złącza spawanego przy mocy 15 kW. Uniwersytet w Osace i Egipski Centralny Instytut Metalurgii przy użyciu lasera światłowodowego o mocy 20 kW przeprowadziły badania procesu jednoprzebiegowego spawania laserowego kompozytów o grubości 25 mm za pomocą lasera łukowego, wykorzystując dolną część wykładziny dennej do rozwiązania problemu garbu dolnego. Firma Denmark Force Technology wykorzystała dwa lasery dyskowe o mocy 16 kW połączone szeregowo do przeprowadzenia badań procesu spawania kompozytowego o mocy 32 kW o grubości 40 mm, wskazując, że oczekuje się, że spawanie łukowe laserem dużej mocy będzie stosowane w spawaniu wież morskich elektrowni wiatrowych, ponieważ pokazano na rysunku 2. Spawanie Ha jako pierwsze opanowało laser stały o dużej mocy - spawanie kompozytowe łukiem elektrodowym ze stopioną elektrodą, technologię rdzenia spawalniczego i technologię integracji sprzętu, pierwszy udany laser stały o dużej mocy - spawanie kompozytowe łukiem kompozytowym z użyciem dwuprzewodowego elektrody topionej technologii i sprzętu dla chińskiego przemysłu produkującego wysokiej klasy sprzęt.
Zgodnie ze stanem badań nad spawaniem kompozytowym łukiem laserowym grubych płyt w kraju i za granicą, metoda spawania kompozytowego łukiem laserowym i kombinacja ukosowania z wąską szczeliną mogą realizować spawanie grubej blachy. Gdy moc lasera zostanie zwiększona do ponad 10,000 watów, pod wpływem napromieniania lasera o wysokiej energii, zachowanie materiału podczas parowania, proces interakcji między laserem a plazmą, stan ustalony stopionego jeziorka przepływ, mechanizm przenoszenia ciepła i właściwości metalurgiczne szwu spawalniczego ulegną różnym stopniom zmian. Wraz ze wzrostem mocy do ponad 10,000 watów, wzrost gęstości mocy zwiększy stopień parowania w obszarze w pobliżu małego otworu, powodując, że siła odrzutu będzie bezpośrednio wpływać na mały otwór i stabilność przepływu roztopionego jeziorka, powodując w ten sposób zmianę procesu spawania, zastosowanie lasera i procesu spawania jego kompozytu ma niebagatelny wpływ. Te cechy zjawiska procesu spawania w pewnym stopniu bezpośrednio lub pośrednio odzwierciedlają stabilność procesu spawania, a nawet mogą decydować o jakości spoiny. Efekt sprzężenia dwóch źródeł ciepła, lasera i łuku, może sprawić, że dwa źródła ciepła w pełni wykorzystają swoje własne cechy, aby uzyskać lepszy efekt niż pojedyncze spawanie laserowe i spawanie łukowe. Wykonaj metodę spawania i metodę spawania samotopliwego laserem w porównaniu z możliwością dostosowania szczeliny i grubością zgrzewania oraz innymi zaletami, w porównaniu z metodą spawania laserowego drutem wypełniającym z wąską szczeliną dla grubej blachy, ma wysoką wydajność topienia drutu i dobry efekt wtapiania ukosu oraz inne zalety . Dodatkowo przyciąganie lasera do łuku zwiększa stabilność łuku, dzięki czemu spawanie hybrydowe łukiem laserowym jest szybsze niż tradycyjne spawanie łukowe i spawanie laserowym drutem dodatkowym, przy stosunkowo dużej wydajności spawania.
Spawanie hybrydowe łukiem laserowym
03 Zastosowania spawania hybrydowego dużej mocy łukiem laserowym
Technologia spawania kompozytowego łukiem laserowym dużej mocy ma szeroki zakres zastosowań w przemyśle morskim. Niemcy Stocznia Meyer uruchomi linię produkcyjną do spawania laserem CO2 - łukiem kompozytowym o mocy 12 kW, do spawania kadłuba blachy płaskiej i prętów zbrojeniowych, w celu uzyskania spoiny pachwinowej o długości 20 m, stopień odkształcenia zmniejszony jest o 2/3. Firma GE opracowała system spawania laserem światłowodowym - łukiem kompozytowym o maksymalnej mocy wyjściowej 20kW, spawający amerykańskie lotniskowce Sara Toga, oszczędzając 800 ton metalu spoiny, redukując 80% roboczogodzin. 80% czasu pracy, jak pokazano na rysunku 3. W CSBC 725 zastosowano system spawania kompozytowego łukiem laserowym o mocy 20 kW i mocy 20 kW, który może zmniejszyć odkształcenia spawalnicze o 60% i zwiększyć wydajność spawania o 300%. Stocznia Shanghai Waigaoqiao wykorzystuje laser światłowodowy o dużej mocy 16 kW, system spawania kompozytowego łukowego o dużej mocy, na linii produkcyjnej zastosowano nową technologię laserowego spawania kompozytowego + spawania MAG, aby uzyskać jednostronne jednostronne spawanie blach stalowych o grubości 4-25 mm spawanie metodą dwustronną. Technologia laserowo-łukowego spawania kompozytowego dużej mocy w pojazdach opancerzonych ma szeroki zakres zastosowań, a jej cechy spawalnicze: duża grubość spawania skomplikowanych konstrukcji metalowych, niższy koszt, wysoka wydajność produkcji.
Technologia spawania kompozytowego łukiem laserowym dużej mocy została początkowo zastosowana w wielu sektorach przemysłu i stanie się ważnym środkiem wydajnej produkcji dużych konstrukcji o średniej i dużej grubości ścianek. Obecnie brakuje badań dotyczących mechanizmu spawania kompozytowego łukiem laserowym dużej mocy, który wymaga dalszego udoskonalenia, takich jak oddziaływanie plazmy fototropowej z łukiem oraz oddziaływanie łuku z jeziorkiem stopionym. . Proces spawania kompozytowego laserem dużej mocy - łukiem nadal istnieje w wielu nierozwiązanych kwestiach, takich jak wąskie okno procesu, organizacja spoiny i właściwości mechaniczne niejednorodności, kontrola jakości spawania jest bardziej złożona. Wraz ze stopniowym wzrostem mocy wyjściowej lasera klasy przemysłowej, technologia spawania laserowego kompozytów łukiem dużej mocy będzie szybko się rozwijać i nadal będzie pojawiać się wiele nowych technologii laserowego spawania kompozytów. Lokalizacja, wielkoskalowa, inteligentna będzie przyszłym rozwojem sprzętu do spawania laserowego dużej mocy, jest ważnym trendem.
