01 Paksude plaatide laserkaarhübriidkeevitus
Paksude plaatide (paksus ≥ 20 mm) keevitus mängib võtmerolli suurte seadmete tootmisel sellistes olulistes valdkondades nagu lennundus, navigatsioon ja laevaehitus, raudteetransport jne. Neid komponente iseloomustab tavaliselt suur paksus, keerulised ühendusvormid ja keerulised töökeskkonnad. Keevituse kvaliteedil on otsene mõju seadmete jõudlusele ja elueale. Aeglase keevituskiiruse ja tõsiste pritsmeprobleemide tõttu seisab traditsiooniline gaasikaitsega keevitusmeetod silmitsi selliste väljakutsetega nagu madal keevituse efektiivsus, suur energiatarve ja suur jääkpinge, mis raskendab pidevalt kasvavate tootmisnõuete täitmist. Laserkaarhübriidkeevitustehnoloogia erineb aga traditsioonilisest keevitustehnoloogiast. See ühendab edukalt eelisedlaserkeevitusja kaarkeevitus ning sellel on suur läbitungimissügavus, kiire keevituskiirus, kõrge efektiivsus ja parem keevisõmbluse kvaliteet, nagu on näidatud joonisel 1. Seetõttu on see tehnoloogia pälvinud laialdast tähelepanu ja seda on hakatud rakendama mõnes võtmevaldkonnas.
Joonis 1 Laserkaarhübriidkeevituse põhimõte
02 Paksude plaatide laserkaarhübriidkeevituse uuringud
Norra Tööstustehnoloogia Instituut ja Lule Tehnikaülikool Rootsis uurisid 45 mm paksuse mikrolegeeritud ülitugeva madallegeeritud terase komposiitkeevitatud ühenduste struktuurilist ühtlust alla 15 kW võimsuse. Osaka Ülikool ja Egiptuse Metallurgiauuringute Keskinstituut kasutasid 20 kW kiudlaserit paksude plaatide (25 mm) ühekäigulise laserkaarhübriidkeevituse uurimiseks, kasutades alumise voodri abil alumise kühmu probleemi. Taani Force Technology Company kasutas kahte 16 kW ketaslaserit järjestikku, et uurida 40 mm paksuste terasplaatide hübriidkeevitust 32 kW võimsusega, mis näitab, et suure võimsusega laserkaarkeevitust hakatakse eeldatavasti kasutama avamere tuuleelektrijaamade aluste keevitamisel, nagu on näidatud joonisel 2. Harbin Welding Co., Ltd. on esimene riigis, kes on omandanud suure võimsusega tahke lasersulatuselektroodiga hübriidsoojusallikaga keevitamise põhitehnoloogia ja seadmete integreerimise tehnoloogia. See on esimene kord, kui minu riigis on suure võimsusega tahke lasersulatuselektroodiga hübriidkeevituse tehnoloogiat ja seadmeid edukalt rakendatud tipptasemel seadmetes. tootmine.
Joonis 2. Laseri paigaldusskeem
Paksude plaatide laserkaarhübriidkeevituse praeguste uuringute kohaselt nii kodu- kui ka välismaal on näha, et laserkaarhübriidkeevitusmeetodi ja kitsaste piludega soonte kombineerimine võimaldab saavutada paksude plaatide keevitamist. Kui laseri võimsus suureneb üle 10 000 vati, muutuvad suure energiaga laseriga kiirguse all materjali aurustumiskäitumine, laseri ja plasma vastastikmõju protsess, sulavanni voolu stabiilne olek, soojusülekande mehhanism ja keevisõmbluse metallurgiline käitumine erineval määral. Kui võimsus suureneb üle 10 000 vati, intensiivistub võimsustiheduse suurenemine aurustumise aste väikese augu lähedal asuvas piirkonnas ning tagasilöögijõud mõjutab otseselt väikese augu stabiilsust ja sulavanni voolu, mõjutades seeläbi keevitusprotsessi. Muutustel on märkimisväärne mõju laseri ja selle komposiitkeevitusprotsesside rakendamisele. Need keevitusprotsessi iseloomulikud nähtused peegeldavad otseselt või kaudselt keevitusprotsessi stabiilsust teatud määral ja võivad isegi määrata keevisõmbluse kvaliteedi. Laseri ja kaare kahe soojusallika ühendusmõju võimaldab kahel soojusallikal täielikult realiseerida oma omadusi ja saavutada paremaid keevitustulemusi kui ühe laseriga keevitamisel ja kaarkeevitamisel. Võrreldes laseriga autogeense keevitusmeetodiga on sellel keevitusmeetodil eelised tugev pilu kohanemisvõime ja suur keevitatav paksus. Võrreldes paksude plaatide kitsa piluga lasertraadi täitmisega keevitusmeetodiga on sellel eelised kõrge traadi sulamise efektiivsus ja hea soone sulamisefekt. Lisaks suurendab laseri ligitõmbavus kaarele kaare stabiilsust, muutes laseriga hübriidkeevituse kiiremaks kui traditsiooniline kaarkeevitus.laseriga täitetraadiga keevitamine, suhteliselt kõrge keevitustõhususega.
03 Suure võimsusega laserkaarhübriidkeevituse rakendus
Suure võimsusega laserkaarhübriidkeevitustehnoloogiat kasutatakse laevaehitustööstuses laialdaselt. Meyer Shipyard Saksamaal on rajanud 12 kW CO2 laserkaarhübriidkeevitusliini kere lamedate plaatide ja jäigastuste keevitamiseks, et saavutada 20 m pikkuste nurkõmbluste moodustamine ühe töötsükliga ja vähendada deformatsiooni astet 2/3 võrra. GE on välja töötanud kiudlaser-kaarhübriidkeevitussüsteemi maksimaalse väljundvõimsusega 20 kW lennukikandja USS Saratoga keevitamiseks, säästes 800 tonni keevismetalli ja vähendades töötunde 80%, nagu on näidatud joonisel 3. CSSC 725 kasutab 20 kW kiudlaser-suurvõimsusega laserkaarhübriidkeevitussüsteemi, mis suudab vähendada keevituse deformatsiooni 60% ja suurendada keevitamise efektiivsust 300%. Shanghai Waigaoqiao laevatehas kasutab 16 kW kiudlaser-suurvõimsusega laserkaarhübriidkeevitussüsteemi. Tootmisliin võtab kasutusele uue laserhübriidkeevituse ja MAG-keevituse protsessitehnoloogia, et saavutada 4–25 mm paksuste terasplaatide ühepoolne ühekäiguline keevitamine ja kahepoolne vormimine. Suure võimsusega laserkaarhübriidkeevitustehnoloogiat kasutatakse laialdaselt soomukites. Selle keevitusomadused on: suure paksusega keerukate metallkonstruktsioonide keevitamine, madal hind ja suure efektiivsusega tootmine.
Joonis 3. Lennukikandja USS Sara Toga
Suure võimsusega laserkaarhübriidkeevitustehnoloogiat on algselt rakendatud mõnes tööstusvaldkonnas ja sellest saab oluline vahend keskmise ja suure seinapaksusega suurte konstruktsioonide tõhusaks tootmiseks. Praegu puuduvad uuringud suure võimsusega laserkaarhübriidkeevitusmehhanismi kohta ning seda tuleb veelgi tugevdada, näiteks fotoplasma ja kaare vastastikmõju ning kaare ja sulavanni vastastikmõju. Suure võimsusega laserkaarhübriidkeevitusprotsessis on endiselt palju lahendamata probleeme, näiteks kitsas protsessiaken, keevisõmbluse struktuuri ebaühtlased mehaanilised omadused ja keeruline keevituse kvaliteedikontroll. Tööstusliku kvaliteediga laserite väljundvõimsuse järkjärgulise suurenemisega areneb suure võimsusega laserkaarhübriidkeevitustehnoloogia kiiresti ja pidevalt tekib uusi laserhübriidkeevitustehnoloogiaid. Lokaliseerimine, ulatuslik ja intelligentne tootmine on tulevikus suure võimsusega laserkeevitusseadmete arendamise olulised trendid.
Postituse aeg: 24. aprill 2024
