01 Soldadura compuesta por arco láser de placas gruesas
La soldadura de placas gruesas (espesor mayor o igual a 20 mm) en la industria aeroespacial, embarcaciones marítimas, transporte ferroviario y otras áreas importantes de la fabricación de equipos grandes juega un papel clave. Estos componentes suelen caracterizarse por su gran espesor, formas de unión complejas y entornos de servicio. La calidad de la soldadura tiene un impacto directo en el rendimiento y la vida útil del equipo. Los métodos tradicionales de soldadura con protección de gas presentan desafíos como una baja eficiencia de soldadura, un alto consumo de energía y altas tensiones residuales debido a las bajas velocidades de soldadura y graves problemas de salpicaduras, lo que dificulta el cumplimiento de los requisitos de fabricación cada vez mayores. Sin embargo, la tecnología de soldadura compuesta por arco láser se diferencia de la tecnología de soldadura tradicional en que integra con éxito las ventajas de la soldadura por láser y la soldadura por arco, y se caracteriza por una gran profundidad de fusión, una velocidad de soldadura rápida, una alta eficiencia y una mejor calidad de soldadura. como se muestra en la Figura 1. Por lo tanto, esta tecnología ha atraído una atención generalizada y ha comenzado a aplicarse en algunas áreas clave.
02 Investigación sobre soldadura compuesta por arco láser de placa gruesa
El Instituto Noruego de Tecnología Industrial y la Universidad Sueca de Ciencia y Tecnología de Lule para acero microaleado de alta resistencia y baja aleación de 45 mm de espesor, el estudio del caso de 15 kW de uniformidad de organización de juntas soldadas compuestas. La Universidad de Osaka y el Instituto Central Egipcio de Metalurgia utilizan un láser de fibra de 20 kW para llevar a cabo una investigación del proceso de soldadura compuesta por arco y láser de una sola pasada de placa gruesa (25 mm), utilizando la parte inferior del revestimiento inferior para resolver el problema de la joroba inferior. La empresa Denmark Force Technology utilizó dos láseres de disco de 16 kW en serie para llevar a cabo la investigación del proceso de soldadura compuesta de placas de acero de 40 mm de espesor de 32 kW, lo que indica que se espera que la soldadura por arco láser de alta potencia se utilice en la soldadura de torres de energía eólica marina, como como se muestra en la Figura 2. La soldadura Ha es la primera en dominar la tecnología de núcleo de soldadura de fuente de calor compuesta de arco de electrodo fundido con láser sólido de alta potencia y la tecnología de integración de equipos, la primera soldadura compuesta de arco de electrodo fundido de doble alambre con láser sólido de alta potencia exitosa tecnología y equipos para la industria de fabricación de equipos de alta gama de China.
De acuerdo con el estado de investigación de la soldadura compuesta por arco y láser de placa gruesa en el país y en el extranjero, se puede ver el método de soldadura compuesta por arco y láser y la combinación de bisel de espacio estrecho para realizar la soldadura de placa gruesa. Cuando la potencia del láser aumenta a más de 10,000 vatios, bajo la irradiación de un láser de alta energía, el comportamiento de vaporización del material, el proceso de interacción entre el láser y el plasma, el estado estable del baño fundido El flujo, el mecanismo de transferencia de calor y el comportamiento metalúrgico de la costura de soldadura sufrirán diferentes grados de cambio. Con el aumento de potencia a más de 10,000 vatios, el aumento en la densidad de potencia aumentará el grado de vaporización en la región cercana al pequeño agujero, con lo que la fuerza de retroceso afectará directamente al pequeño agujero y a la estabilidad del flujo del baño fundido, provocando así un cambio en el proceso de soldadura, la implementación del láser y su proceso de soldadura compuesto tiene un impacto no despreciable. Estas características del fenómeno del proceso de soldadura reflejan directa o indirectamente en cierto grado la estabilidad del proceso de soldadura e incluso pueden determinar la calidad de la soldadura. El efecto de acoplamiento de las dos fuentes de calor, láser y arco, puede hacer que las dos fuentes de calor aprovechen al máximo sus propias características, para obtener un efecto mejor que una sola soldadura por láser y soldadura por arco. Realice el método de soldadura y el método de soldadura por autofusión con láser en comparación con la adaptabilidad del espacio y el espesor soldable y otras ventajas, en comparación con el método de soldadura con alambre de relleno por láser con espacio estrecho para placas gruesas, tiene una alta eficiencia de fusión del alambre y un buen efecto de fusión en bisel y otras ventajas. . Además, la atracción del láser hacia el arco mejora la estabilidad del arco, lo que hace que la soldadura híbrida por arco láser sea más rápida que la soldadura por arco tradicional y la soldadura con alambre de relleno por láser, con una eficiencia de soldadura relativamente alta.
Soldadura híbrida por arco láser
03 Aplicaciones de soldadura híbrida por arco láser de alta potencia
La tecnología de soldadura compuesta por arco láser de alta potencia tiene una amplia gama de aplicaciones en la industria marina. El astillero Meyer de Alemania establecerá una línea de producción de soldadura compuesta por arco y láser de CO2 de 12 kW para soldar el casco de la placa plana y la barra de refuerzo, para lograr una formación de soldadura en ángulo de 20 m de largo, el grado de deformación se reduce en 2/3. GE desarrolló un sistema de soldadura compuesto por arco y láser de fibra, con una potencia de salida máxima de 20 kW, para soldar los portaaviones Sara toga de EE. UU., lo que ahorró 800 toneladas de metal de soldadura y redujo el 80 % de las horas de trabajo. 80% del tiempo de mano de obra, como se muestra en la Figura 3. CSBC 725 adopta un sistema de soldadura compuesta de arco láser de alta potencia con láser de fibra de 20 kW, que puede reducir la deformación de la soldadura en un 60% y aumentar la eficiencia de la soldadura en un 300%. El Astillero Waigaoqiao de Shanghai adopta un sistema de soldadura compuesta por arco láser de alta potencia con láser de fibra de 16 kW, la línea de producción adopta la nueva tecnología de proceso de soldadura compuesta por láser + soldadura MAG, para lograr la soldadura de placa de acero de 4-25 mm de espesor de una sola cara. Pasar soldadura de moldura de doble cara. La tecnología de soldadura compuesta por arco láser de alta potencia en vehículos blindados tiene una amplia gama de aplicaciones, sus características de soldadura: gran espesor de soldadura de estructuras metálicas complejas, menor costo y fabricación de alta eficiencia.
La tecnología de soldadura compuesta por arco láser de alta potencia se ha aplicado inicialmente en varios sectores industriales y se convertirá en un medio importante para la fabricación eficiente de grandes estructuras con espesores de pared medianos y grandes. En la actualidad, faltan investigaciones sobre el mecanismo de soldadura compuesta de arco láser de alta potencia, que es necesario fortalecer aún más, como la interacción entre el plasma fototrópico y el arco y la interacción entre el arco y el baño fundido. . El proceso de soldadura compuesta por arco láser de alta potencia todavía existe en muchos problemas sin resolver, como la ventana de proceso estrecha, la organización de la soldadura y las propiedades mecánicas de falta de uniformidad, el control de calidad de la soldadura es más complejo. Con el aumento gradual de la potencia de salida del láser de grado industrial, la tecnología de soldadura compuesta por arco láser de alta potencia se desarrollará rápidamente y seguirá surgiendo una variedad de nuevas tecnologías de soldadura compuesta por láser. La localización, a gran escala e inteligente será el desarrollo futuro de equipos de soldadura láser de alta potencia es una tendencia importante.
