01 Soldagem híbrida arco-laser de placa espessa
A soldagem de placas espessas (espessura ≥ 20 mm) desempenha um papel fundamental na fabricação de equipamentos de grande porte em áreas importantes, como aeroespacial, navegação e construção naval, transporte ferroviário, etc. ambientes. A qualidade da soldagem tem impacto direto no desempenho e na vida útil do equipamento. Devido à baixa velocidade de soldagem e aos sérios problemas de respingos, o método tradicional de soldagem com proteção de gás enfrenta desafios como baixa eficiência de soldagem, alto consumo de energia e grande tensão residual, tornando difícil atender aos crescentes requisitos de fabricação. No entanto, a tecnologia de soldagem híbrida laser-arco é diferente da tecnologia de soldagem tradicional. Combina com sucesso as vantagens desoldagem a lasere soldagem a arco, e possui características de grande profundidade de penetração, rápida velocidade de soldagem, alta eficiência e melhor qualidade de solda, conforme mostrado na Figura 1 Show. Portanto, esta tecnologia atraiu ampla atenção e começou a ser aplicada em algumas áreas-chave.
Figura 1 Princípio da soldagem híbrida arco-laser
02Pesquisa sobre soldagem híbrida arco-laser de chapas grossas
O Instituto Norueguês de Tecnologia Industrial e a Universidade de Tecnologia Lule, na Suécia, estudaram a uniformidade estrutural de juntas soldadas compostas abaixo de 15 kW para aço microligado de alta resistência e baixa liga com 45 mm de espessura. A Universidade de Osaka e o Instituto Central de Pesquisa Metalúrgica do Egito usaram um laser de fibra de 20 kW para conduzir pesquisas sobre o processo de soldagem híbrida arco-laser de passagem única de placas grossas (25 mm), usando um revestimento inferior para resolver o problema da protuberância inferior. A Danish Force Technology Company usou dois lasers de disco de 16 kW em série para conduzir pesquisas sobre a soldagem híbrida de placas de aço de 40 mm de espessura a 32 kW, indicando que se espera que a soldagem a arco a laser de alta potência seja usada na soldagem de bases de torres de energia eólica offshore , conforme mostrado na Figura 2. Harbin Welding Co., Ltd. é a primeira no país a dominar a tecnologia central e a tecnologia de integração de equipamentos de soldagem de fonte de calor híbrida de arco de eletrodo de fusão a laser sólido de alta potência. É a primeira vez que aplico com sucesso tecnologia e equipamentos de soldagem híbrida de arco de eletrodo de fusão de fio duplo a laser sólido de alta potência em equipamentos de última geração em meu país. fabricação.
Figura 2. Diagrama de layout de instalação do laser
De acordo com o status atual da pesquisa de soldagem híbrida a laser-arco de chapas grossas no país e no exterior, pode-se observar que a combinação do método de soldagem híbrida a laser-arco e ranhura estreita pode alcançar a soldagem de chapas grossas. Quando a potência do laser aumenta para mais de 10.000 watts, sob a irradiação do laser de alta energia, o comportamento de vaporização do material, o processo de interação entre o laser e o plasma, o estado estável do fluxo da poça fundida, o mecanismo de transferência de calor, e o comportamento metalúrgico da solda As alterações ocorrerão em graus variados. À medida que a potência aumenta para mais de 10.000 watts, o aumento na densidade de potência intensificará o grau de vaporização na área próxima ao pequeno orifício, e a força de recuo afetará diretamente a estabilidade do pequeno orifício e o fluxo da poça derretida, afetando assim o processo de soldagem. As mudanças têm um impacto não negligenciável na implementação do laser e seus processos de soldagem de compósitos. Esses fenômenos característicos do processo de soldagem refletem direta ou indiretamente, até certo ponto, a estabilidade do processo de soldagem e podem até determinar a qualidade da solda. O efeito de acoplamento das duas fontes de calor de laser e arco pode fazer com que as duas fontes de calor dêem pleno desempenho às suas próprias características e obtenham melhores efeitos de soldagem do que a soldagem a laser único e a soldagem a arco. Comparado com o método de soldagem autógeno a laser, este método de soldagem tem as vantagens de forte adaptabilidade de folga e grande espessura soldável. Comparado com o método de soldagem de preenchimento de fio a laser com lacuna estreita de placas grossas, ele tem as vantagens de alta eficiência de fusão de fio e bom efeito de fusão de ranhura. . Além disso, a atração do laser pelo arco aumenta a estabilidade do arco, tornando a soldagem híbrida laser-arco mais rápida do que a soldagem a arco tradicional esoldagem de fio de enchimento a laser, com eficiência de soldagem relativamente alta.
03 Aplicação de soldagem híbrida arco-laser de alta potência
A tecnologia de soldagem híbrida arco-laser de alta potência é amplamente utilizada na indústria de construção naval. O estaleiro Meyer, na Alemanha, estabeleceu uma linha de produção de soldagem híbrida de arco a laser CO2 de 12 kW para soldagem de placas planas e reforços de casco para obter a formação de soldas de filete de 20 m de comprimento de uma só vez e reduzir o grau de deformação em 2/3. A GE desenvolveu um sistema de soldagem híbrido arco-laser de fibra com potência máxima de saída de 20kW para soldar o porta-aviões USS Saratoga, economizando 800 toneladas de metal de solda e reduzindo horas-homem em 80%, conforme mostrado na Figura 3. CSSC 725 adota um Sistema de soldagem híbrido de arco laser de alta potência com laser de fibra de 20 kW, que pode reduzir a deformação da soldagem em 60% e aumentar a eficiência da soldagem em 300%. O Estaleiro Shanghai Waigaoqiao usa um sistema de soldagem híbrido arco-laser de alta potência com laser de fibra de 16kW. A linha de produção adota uma nova tecnologia de processo de soldagem híbrida a laser + soldagem MAG para obter soldagem de passagem única unilateral e formação frente e verso de placas de aço com espessura de 4-25 mm. A tecnologia de soldagem híbrida a arco laser de alta potência é amplamente utilizada em veículos blindados. Suas características de soldagem são: soldagem de estruturas metálicas complexas de grande espessura, baixo custo e fabricação de alta eficiência.
Figura 3. Porta-aviões USS Sara Toga
A tecnologia de soldagem híbrida arco-laser de alta potência foi inicialmente aplicada em alguns campos industriais e se tornará um meio importante para a fabricação eficiente de grandes estruturas com espessuras de parede médias e grandes. Atualmente, faltam pesquisas sobre o mecanismo de soldagem híbrida laser-arco de alta potência, que precisa ser ainda mais fortalecido, como a interação entre fotoplasma e arco e a interação entre arco e poça de fusão. Ainda existem muitos problemas não resolvidos no processo de soldagem híbrida arco-laser de alta potência, como uma janela de processo estreita, propriedades mecânicas irregulares da estrutura da solda e complicado controle de qualidade da soldagem. À medida que a potência de saída dos lasers de nível industrial aumenta gradualmente, a tecnologia de soldagem híbrida a laser-arco de alta potência se desenvolverá rapidamente e uma variedade de novas tecnologias de soldagem híbrida a laser continuará a surgir. Localização, larga escala e inteligência serão tendências importantes no desenvolvimento de equipamentos de soldagem a laser de alta potência no futuro.
Horário da postagem: 24 de abril de 2024
