Paggamit ng high-power laser-arc hybrid welding technology sa iba't ibang pangunahing larangan

01 Makakapal na platong laser-arc hybrid welding

Ang makapal na plate (kapal ≥ 20mm) na hinang ay may mahalagang papel sa paggawa ng malalaking kagamitan sa mahahalagang larangan tulad ng aerospace, nabigasyon at paggawa ng barko, transportasyon ng riles, atbp. Ang mga bahaging ito ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng malaking kapal, masalimuot na mga hugis ng dugtungan, at masalimuot na mga kapaligiran ng serbisyo. Ang kalidad ng hinang ay may direktang epekto sa pagganap at buhay ng kagamitan. Dahil sa mabagal na bilis ng hinang at malubhang problema sa pagtalsik, ang tradisyonal na paraan ng gas shielded welding ay nahaharap sa mga hamon tulad ng mababang kahusayan sa hinang, mataas na pagkonsumo ng enerhiya, at malaking natitirang stress, na nagpapahirap sa pagtugon sa patuloy na pagtaas ng mga kinakailangan sa paggawa. Gayunpaman, ang teknolohiya ng laser-arc hybrid welding ay naiiba sa tradisyonal na teknolohiya ng hinang. Matagumpay nitong pinagsasama ang mga bentahe nghinang gamit ang laserat arc welding, at may mga katangian ng malaking lalim ng pagtagos, mabilis na bilis ng hinang, mataas na kahusayan at mas mahusay na kalidad ng hinang, tulad ng ipinapakita sa Figure 1 Show. Samakatuwid, ang teknolohiyang ito ay nakakuha ng malawak na atensyon at nagsimula nang ilapat sa ilang mahahalagang lugar.

Pigura 1 Prinsipyo ng laser-arc hybrid welding

02 Pananaliksik sa laser-arc hybrid welding ng makakapal na plato

Pinag-aralan ng Norwegian Institute of Industrial Technology at ng Lule University of Technology sa Sweden ang pagkakapareho ng istruktura ng mga composite welded joint sa ilalim ng 15kW para sa 45mm na kapal na micro-alloyed high-strength low-alloy steel. Gumamit ang Osaka University at ang Central Metallurgical Research Institute ng Egypt ng 20kW fiber laser upang magsagawa ng pananaliksik sa single-pass laser-arc hybrid welding process ng makapal na plates (25mm), gamit ang bottom liner upang malutas ang problema sa bottom hump. Gumamit ang Danish Force Technology Company ng dalawang 16 kW disk lasers na magkakasunod upang magsagawa ng pananaliksik sa hybrid welding ng 40mm na kapal na steel plates sa 32 kW, na nagpapahiwatig na ang high-power laser-arc welding ay inaasahang gagamitin sa offshore wind power tower base welding, gaya ng ipinapakita sa Figure 2. Ang Harbin Welding Co., Ltd. ang una sa bansa na nakabisado ang core technology at equipment integration technology ng high-power solid laser-melting electrode arc hybrid heat source welding. Ito ang unang pagkakataon na matagumpay na nailapat ang high-power solid laser-dual-wire melting electrode arc hybrid welding na teknolohiya at kagamitan sa mga high-end na kagamitan sa aking bansa.

Pigura 2. Diagram ng layout ng pag-install ng laser

Ayon sa kasalukuyang kalagayan ng pananaliksik sa laser-arc hybrid welding ng makapal na plato sa loob at labas ng bansa, makikita na ang kombinasyon ng laser-arc hybrid welding method at narrow gap groove ay maaaring makamit ang welding ng makapal na plato. Kapag ang lakas ng laser ay tumaas sa higit sa 10,000 watts, sa ilalim ng irradiation ng high-energy laser, ang pag-uugali ng vaporization ng materyal, ang proseso ng interaksyon sa pagitan ng laser at plasma, ang matatag na estado ng daloy ng tinunaw na pool, ang mekanismo ng paglipat ng init, at ang metalurhikong pag-uugali ng weld ay magaganap sa iba't ibang antas. Habang tumataas ang lakas sa higit sa 10,000 watts, ang pagtaas ng power density ay magpapatindi sa antas ng vaporization sa lugar na malapit sa maliit na butas, at ang recoil force ay direktang makakaapekto sa katatagan ng maliit na butas at sa daloy ng tinunaw na pool, sa gayon ay makakaapekto sa proseso ng hinang. Ang mga pagbabago ay may hindi mapapabayaang epekto sa pagpapatupad ng laser at mga composite welding process nito. Ang mga katangiang phenomena na ito sa proseso ng hinang ay direkta o hindi direktang sumasalamin sa katatagan ng proseso ng hinang sa ilang antas, at maaari pang matukoy ang kalidad ng hinang. Ang epekto ng pagkabit ng dalawang pinagmumulan ng init na laser at arc ay maaaring magdulot sa dalawang pinagmumulan ng init na lubos na magamit ang kani-kanilang mga katangian at makakuha ng mas mahusay na epekto ng hinang kaysa sa single laser welding at arc welding. Kung ikukumpara sa laser autogenous welding method, ang paraan ng hinang na ito ay may mga bentahe ng malakas na kakayahang umangkop sa puwang at malaking kapal ng pagka-weld. Kung ikukumpara sa narrow gap laser wire filling welding method ng makapal na plato, mayroon itong mga bentahe ng mataas na kahusayan sa pagtunaw ng kawad at mahusay na epekto ng groove fusion. Bukod pa rito, ang pag-akit ng laser sa arc ay nagpapahusay sa katatagan ng arc, na ginagawang mas mabilis ang laser-arc hybrid welding kaysa sa tradisyonal na arc welding athinang ng kawad ng tagapuno ng laser, na may medyo mataas na kahusayan sa hinang.

03 Aplikasyon ng high-power laser-arc hybrid welding

Malawakang ginagamit ang teknolohiyang high-power laser-arc hybrid welding sa industriya ng paggawa ng barko. Ang Meyer Shipyard sa Germany ay nagtatag ng isang linya ng produksyon ng 12kW CO2 laser-arc hybrid welding para sa pagwelding ng mga hull flat plate at stiffener upang makamit ang pagbuo ng 20m na ​​haba ng fillet welds nang sabay-sabay at mabawasan ang antas ng deformation ng 2/3. Bumuo ang GE ng isang fiber laser-arc hybrid welding system na may maximum output power na 20kW upang iwelding ang USS Saratoga aircraft carrier, na nakatipid ng 800 tonelada ng weld metal at nabawasan ang man-hours ng 80%, tulad ng ipinapakita sa Figure 3. Ang CSSC 725 ay gumagamit ng 20kW fiber laser high-power laser-arc hybrid welding system, na maaaring mabawasan ang welding deformation ng 60% at mapataas ang welding efficiency ng 300%. Ang Shanghai Waigaoqiao Shipyard ay gumagamit ng 16kW fiber laser high-power laser-arc hybrid welding system. Ang linya ng produksyon ay gumagamit ng isang bagong teknolohiya ng proseso ng laser hybrid welding + MAG welding upang makamit ang single-sided single-pass welding at double-sided na pagbuo ng 4-25mm na kapal na mga bakal na plato. Ang high-power laser-arc hybrid welding na teknolohiya ay malawakang ginagamit sa mga armored vehicle. Ang mga katangian nito sa pag-welding ay: pag-welding ng malalaking kapal na kumplikadong istrukturang metal, mababang gastos, at mataas na kahusayan sa paggawa.

Pigura 3. USS Sara Toga aircraft carrier

Ang teknolohiyang high-power laser-arc hybrid welding ay unang inilapat sa ilang larangang industriyal at magiging isang mahalagang paraan para sa mahusay na paggawa ng malalaking istruktura na may katamtaman at malalaking kapal ng dingding. Sa kasalukuyan, kulang ang pananaliksik sa mekanismo ng high-power laser-arc hybrid welding, na kailangang higit pang palakasin, tulad ng interaksyon sa pagitan ng photoplasma at arc at ang interaksyon sa pagitan ng arc at molten pool. Marami pa ring hindi nalutas na mga problema sa proseso ng high-power laser-arc hybrid welding, tulad ng makitid na process window, hindi pantay na mekanikal na katangian ng istruktura ng weld, at kumplikadong kontrol sa kalidad ng welding. Habang unti-unting tumataas ang output power ng mga industrial-grade laser, mabilis na uunlad ang teknolohiya ng high-power laser-arc hybrid welding, at patuloy na lilitaw ang iba't ibang mga bagong teknolohiya ng laser hybrid welding. Ang lokalisasyon, malakihang, at intelligentization ay magiging mahahalagang trend sa pag-unlad ng high-power laser welding equipment sa hinaharap.