01 Kimpalan hibrid arka laser plat tebal
Kimpalan plat tebal (ketebalan ≥ 20mm) memainkan peranan penting dalam pembuatan peralatan besar dalam bidang penting seperti aeroangkasa, navigasi dan pembinaan kapal, pengangkutan rel, dll. Komponen ini biasanya dicirikan oleh ketebalan yang besar, bentuk sambungan yang kompleks, dan perkhidmatan yang kompleks persekitaran. Kualiti kimpalan mempunyai kesan langsung ke atas prestasi dan hayat peralatan. Disebabkan oleh kelajuan kimpalan yang perlahan dan masalah percikan yang serius, kaedah kimpalan terlindung gas tradisional menghadapi cabaran seperti kecekapan kimpalan yang rendah, penggunaan tenaga yang tinggi dan tekanan baki yang besar, menjadikannya sukar untuk memenuhi keperluan pembuatan yang semakin meningkat. Walau bagaimanapun, teknologi kimpalan hibrid laser-arka adalah berbeza daripada teknologi kimpalan tradisional. Ia berjaya menggabungkan kelebihankimpalan laserdan kimpalan arka, dan mempunyai ciri-ciri kedalaman penembusan yang besar, kelajuan kimpalan yang cepat, kecekapan tinggi dan kualiti kimpalan yang lebih baik, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1 Paparan. Oleh itu, teknologi ini telah menarik perhatian meluas dan telah mula digunakan dalam beberapa bidang utama.
Rajah 1 Prinsip kimpalan hibrid laser-arka
02Penyelidikan mengenai kimpalan hibrid laser-arka plat tebal
Institut Teknologi Perindustrian Norway dan Universiti Teknologi Lule di Sweden mengkaji keseragaman struktur sambungan kimpalan komposit di bawah 15kW untuk keluli aloi rendah kekuatan tinggi aloi mikro tebal 45mm. Universiti Osaka dan Institut Penyelidikan Metalurgi Pusat Mesir menggunakan laser gentian 20kW untuk menjalankan penyelidikan mengenai proses kimpalan hibrid lengkok laser satu laluan bagi plat tebal (25mm), menggunakan pelapik bawah untuk menyelesaikan masalah bonggol bawah. Syarikat Teknologi Angkatan Denmark menggunakan dua laser cakera 16 kW secara bersiri untuk menjalankan penyelidikan mengenai kimpalan hibrid plat keluli 40mm tebal pada 32 kW, menunjukkan bahawa kimpalan arka laser berkuasa tinggi dijangka digunakan dalam kimpalan asas menara kuasa angin luar pesisir. , seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Harbin Welding Co., Ltd. ialah yang pertama di negara ini yang menguasai teknologi teras dan teknologi penyepaduan peralatan bagi kimpalan sumber haba hibrid arka lebur laser pepejal pepejal. Ia adalah kali pertama berjaya menggunakan teknologi dan peralatan kimpalan hibrid arka elektrod pepejal pepejal berkuasa tinggi pada peralatan mewah di negara saya. pembuatan.
Rajah 2. Gambar rajah susun atur pemasangan laser
Mengikut status penyelidikan semasa kimpalan hibrid laser-arka plat tebal di rumah dan di luar negara, dapat dilihat bahawa gabungan kaedah kimpalan hibrid laser-arka dan alur jurang sempit boleh mencapai kimpalan plat tebal. Apabila kuasa laser meningkat kepada lebih daripada 10,000 watt, di bawah penyinaran laser tenaga tinggi, tingkah laku pengewapan bahan, proses interaksi antara laser dan plasma, keadaan stabil aliran kolam cair, mekanisme pemindahan haba, dan kelakuan metalurgi kimpalan Perubahan akan berlaku pada tahap yang berbeza-beza. Apabila kuasa meningkat kepada lebih daripada 10,000 watt, peningkatan ketumpatan kuasa akan memperhebatkan tahap pengewapan di kawasan berhampiran lubang kecil, dan daya undur secara langsung akan menjejaskan kestabilan lubang kecil dan aliran kolam cair, seterusnya menjejaskan proses kimpalan. Perubahan tersebut mempunyai kesan yang tidak boleh diabaikan terhadap pelaksanaan laser dan proses kimpalan kompositnya. Fenomena ciri dalam proses kimpalan ini secara langsung atau tidak langsung mencerminkan kestabilan proses kimpalan sedikit sebanyak, malah boleh menentukan kualiti kimpalan. Kesan gandingan dua sumber haba laser dan arka boleh menjadikan kedua-dua sumber haba memberikan permainan penuh kepada ciri-ciri mereka sendiri dan memperoleh kesan kimpalan yang lebih baik daripada kimpalan laser tunggal dan kimpalan arka. Berbanding dengan kaedah kimpalan autogenus laser, kaedah kimpalan ini mempunyai kelebihan kebolehsuaian jurang yang kuat dan ketebalan boleh kimpal yang besar. Berbanding dengan kaedah kimpalan pengisian wayar laser jurang sempit plat tebal, ia mempunyai kelebihan kecekapan lebur wayar yang tinggi dan kesan gabungan alur yang baik. . Di samping itu, tarikan laser kepada arka meningkatkan kestabilan arka, menjadikan kimpalan hibrid laser-arka lebih cepat daripada kimpalan arka tradisional dankimpalan wayar pengisi laser, dengan kecekapan kimpalan yang agak tinggi.
03 Aplikasi kimpalan hibrid arka laser berkuasa tinggi
Teknologi kimpalan hibrid arka laser berkuasa tinggi digunakan secara meluas dalam industri pembinaan kapal. Limbungan Meyer di Jerman telah menubuhkan barisan pengeluaran kimpalan hibrid laser-arka CO2 12kW untuk mengimpal plat rata badan kapal dan pengeras untuk mencapai pembentukan kimpalan fillet sepanjang 20m sekali gus dan mengurangkan tahap ubah bentuk sebanyak 2/3. GE membangunkan sistem kimpalan hibrid arka laser gentian dengan kuasa keluaran maksimum 20kW untuk mengimpal kapal pengangkut pesawat USS Saratoga, menjimatkan 800 tan logam kimpalan dan mengurangkan jam kerja sebanyak 80%, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3. CSSC 725 menggunakan Sistem kimpalan hibrid laser-arka laser gentian 20kW berkuasa tinggi, yang boleh mengurangkan ubah bentuk kimpalan sebanyak 60% dan meningkatkan kecekapan kimpalan sebanyak 300%. Limbungan Shanghai Waigaoqiao menggunakan sistem kimpalan hibrid laser-arka gentian 16kW berkuasa tinggi. Barisan pengeluaran menggunakan teknologi proses baharu kimpalan hibrid laser + kimpalan MAG untuk mencapai kimpalan satu laluan satu sisi dan pembentukan dua muka plat keluli tebal 4-25mm. Teknologi kimpalan hibrid arka laser berkuasa tinggi digunakan secara meluas dalam kenderaan berperisai. Ciri-ciri kimpalannya ialah: kimpalan struktur logam kompleks dengan ketebalan besar, kos rendah, dan pembuatan kecekapan tinggi.
Rajah 3. Kapal induk USS Sara Toga
Teknologi kimpalan hibrid arka laser berkuasa tinggi pada mulanya telah digunakan dalam beberapa bidang perindustrian dan akan menjadi cara penting untuk pembuatan struktur besar yang cekap dengan ketebalan dinding sederhana dan besar. Pada masa ini, terdapat kekurangan penyelidikan mengenai mekanisme kimpalan hibrid laser-arka berkuasa tinggi, yang perlu diperkukuhkan lagi, seperti interaksi antara fotoplasma dan arka dan interaksi antara arka dan kolam lebur. Masih terdapat banyak masalah yang tidak dapat diselesaikan dalam proses kimpalan hibrid arka laser berkuasa tinggi, seperti tetingkap proses yang sempit, sifat mekanikal tidak sekata struktur kimpalan, dan kawalan kualiti kimpalan yang rumit. Apabila kuasa keluaran laser gred industri meningkat secara beransur-ansur, teknologi kimpalan hibrid arka laser berkuasa tinggi akan berkembang pesat, dan pelbagai teknologi kimpalan hibrid laser baharu akan terus muncul. Penyetempatan, berskala besar dan kecerdasan akan menjadi trend penting dalam pembangunan peralatan kimpalan laser berkuasa tinggi pada masa hadapan.
Masa siaran: Apr-24-2024
