01 Laser-Lichtbogen-Verbundschweißen dicker Bleche
Das Schweißen dicker Bleche (Dicke größer oder gleich 20 mm) spielt in der Luft- und Raumfahrt, auf Schiffen, im Schienenverkehr und in anderen wichtigen Bereichen der Herstellung großer Geräte eine Schlüsselrolle. Diese Komponenten zeichnen sich in der Regel durch große Dicke, komplexe Verbindungsformen und Einsatzumgebungen aus. Die Schweißqualität hat einen direkten Einfluss auf die Leistung und Lebensdauer der Ausrüstung. Herkömmliche Schutzgasschweißverfahren weisen Herausforderungen wie eine geringe Schweißeffizienz, einen hohen Energieverbrauch und hohe Eigenspannungen aufgrund langsamer Schweißgeschwindigkeiten und schwerwiegender Spritzerprobleme auf, was es schwierig macht, die ständig steigenden Fertigungsanforderungen zu erfüllen. Die Laser-Lichtbogen-Verbundschweißtechnologie unterscheidet sich jedoch von der herkömmlichen Schweißtechnologie dadurch, dass sie die Vorteile des Laserschweißens und des Lichtbogenschweißens erfolgreich integriert und sich durch eine große Einschmelztiefe, schnelle Schweißgeschwindigkeit, hohe Effizienz und bessere Schweißqualität auszeichnet. wie in Abbildung 1 dargestellt. Daher hat diese Technologie große Aufmerksamkeit erregt und in einigen Schlüsselbereichen mit der Anwendung begonnen.
02 Forschung zum Laser-Lichtbogen-Verbundschweißen dicker Bleche
Norwegisches Institut für Industrietechnologie und die schwedische Lule-Universität für Wissenschaft und Technologie für 45 mm dicken mikrolegierten, hochfesten, niedriglegierten Stahl, die Untersuchung des 15-kW-Falls der Einheitlichkeit der Organisation von Verbundschweißverbindungen. Die Universität Osaka und das Ägyptische Zentralinstitut für Metallurgie verwenden einen 20-kW-Faserlaser, um eine einstufige Laser-Lichtbogen-Verbundschweißprozessforschung für dicke Platten (25 mm) durchzuführen und dabei die Unterseite der Bodenauskleidung zu verwenden, um das Problem des unteren Buckels zu lösen. Das dänische Unternehmen Force Technology nutzte zwei 16-kW-Scheibenlaser in Reihe, um den 32-kW-Fall des Verbundschweißens von 40 mm dicken Stahlplatten durchzuführen. Prozessforschung, die darauf hindeutet, dass Hochleistungslaser-Lichtbogenschweißen voraussichtlich beim Schweißen von Offshore-Windkrafttürmen zum Einsatz kommen wird Wie in Abbildung 2 dargestellt. Ha-Schweißen ist der erste, der die Hochleistungs-Festkörperlaser-Schmelzelektroden-Lichtbogen-Verbundwärmequellen-Schweißkerntechnologie und Geräteintegrationstechnologie beherrscht, der erste erfolgreiche Hochleistungs-Feststofflaser - Zweidraht-Schmelzelektroden-Lichtbogen-Verbundschweißen Technologie und Ausrüstung für Chinas High-End-Ausrüstungsindustrie.
Dem Stand der Forschung zum Laser-Lichtbogen-Verbundschweißen dicker Bleche im In- und Ausland zufolge kann das Laser-Lichtbogen-Verbundschweißverfahren und die Kombination von Schmalspaltschrägen das Schweißen dicker Bleche realisieren. Wenn die Laserleistung auf mehr als 10 {3}} Watt erhöht wird, ändert sich unter der Bestrahlung mit einem hochenergetischen Laser das Verdampfungsverhalten des Materials, der Wechselwirkungsprozess zwischen Laser und Plasma und der stationäre Zustand des geschmolzenen Pools Die Strömung, der Wärmeübertragungsmechanismus und das metallurgische Verhalten der Schweißnaht verändern sich unterschiedlich stark. Mit der Erhöhung der Leistung auf mehr als 10,000 Watt erhöht die Erhöhung der Leistungsdichte den Verdampfungsgrad in der Region in der Nähe des kleinen Lochs, wodurch sich die Rückstoßkraft direkt auf das kleine Loch und die Stabilität des Lochs auswirkt Der Einsatz des Lasers und seines Verbundschweißprozesses hat einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Strömung des Schmelzbades und damit auf eine Änderung des Schweißprozesses. Diese Eigenschaften des Schweißprozessphänomens spiegeln in gewissem Maße direkt oder indirekt die Stabilität des Schweißprozesses wider und können sogar die Qualität der Schweißnaht bestimmen. Der Kopplungseffekt der beiden Wärmequellen Laser und Lichtbogen kann dazu führen, dass die beiden Wärmequellen ihre eigenen Eigenschaften voll zur Geltung bringen und einen besseren Schweißeffekt als ein einzelnes Laserschweißen und Lichtbogenschweißen erzielen. Das Schweißverfahren und das Laser-Selbstschmelzschweißverfahren bieten im Vergleich zur Spaltanpassungsfähigkeit und der schweißbaren Dicke weitere Vorteile. Im Vergleich zum Laserzusatzdrahtschweißverfahren mit schmalem Spalt für dicke Bleche weist es eine hohe Drahtschmelzeffizienz und einen guten Fasenschmelzeffekt sowie weitere Vorteile auf . Darüber hinaus erhöht die Anziehungskraft des Lasers auf den Lichtbogen die Stabilität des Lichtbogens, wodurch das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen schneller als das herkömmliche Lichtbogenschweißen und Laser-Fülldrahtschweißen ist und eine relativ hohe Schweißeffizienz aufweist.
Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen
03 Hochleistungs-Laser-Lichtbogen-Hybridschweißanwendungen
Die Hochleistungs-Laser-Lichtbogen-Verbundschweißtechnologie hat ein breites Anwendungsspektrum in der Schifffahrtsindustrie. Die deutsche Meyer-Werft errichtet eine 12-kW-CO2-Laser-Lichtbogen-Verbundschweiß-Produktionslinie für den Rumpf des flachen Blechs und das Schweißen von Bewehrungsstäben, um eine 20 m lange Kehlnahtformung zu erreichen, wobei der Verformungsgrad um 2/3 reduziert wird. GE entwickelte ein Faserlaser-Lichtbogen-Verbundschweißsystem mit einer maximalen Ausgangsleistung von 20 kW zum Schweißen der US-Flugzeugträger Sara Toga, wodurch 800 Tonnen Schweißgut eingespart und 80 % der Arbeitsstunden eingespart wurden. 80 % der Arbeitszeit, wie in Abbildung 3 dargestellt. CSBC 725 verwendet ein 20-kW-Faserlaser-Hochleistungs-Laser-Lichtbogen-Verbundschweißsystem, das die Schweißverformung um 60 % reduzieren und die Schweißeffizienz um 300 % steigern kann. Die Shanghai Waigaoqiao Shipyard setzt ein 16-kW-Faserlaser-Hochleistungslaser-Lichtbogen-Verbundschweißsystem ein. Die Produktionslinie übernimmt die neue Prozesstechnologie Laser-Verbundschweißen + MAG-Schweißen, um das 4-25mm dicke Stahlplattenschweißen einseitig einseitig zu erreichen. Passschweißen doppelseitiges Formen. Die Hochleistungs-Laser-Lichtbogen-Verbundschweißtechnologie in gepanzerten Fahrzeugen hat ein breites Anwendungsspektrum und ihre Schweißmerkmale: Schweißen komplexer Metallstrukturen mit großer Dicke, geringere Kosten, hocheffiziente Fertigung.
Die Hochleistungs-Laser-Lichtbogen-Verbundschweißtechnologie wurde zunächst in einer Reihe von Industriezweigen eingesetzt und wird sich zu einem wichtigen Mittel für die effiziente Herstellung großer Strukturen mit mittleren und großen Wandstärken entwickeln. Derzeit mangelt es an Forschung zum Mechanismus des Hochleistungs-Laserlichtbogen-Verbundschweißens, der weiter gestärkt werden muss, beispielsweise zur Wechselwirkung zwischen phototropem Plasma und Lichtbogen sowie zur Wechselwirkung zwischen Lichtbogen und Schmelzbad . Beim Hochleistungs-Laser-Lichtbogen-Verbundschweißprozess gibt es immer noch viele ungelöste Probleme, wie z. B. enge Prozessfenster, Schweißorganisation und Ungleichmäßigkeit der mechanischen Eigenschaften, und die Kontrolle der Schweißqualität ist komplexer. Mit der allmählichen Steigerung der Laserausgangsleistung in Industriequalität wird sich die Hochleistungs-Laser-Lichtbogen-Verbundschweißtechnologie rasant weiterentwickeln und es wird weiterhin eine Vielzahl neuer Laser-Verbundschweißtechnologien entstehen. Lokalisierung, großräumige, intelligente wird die zukünftige Entwicklung von Hochleistungs-Laserschweißgeräten ein wichtiger Trend sein.
