01 Saldatura ibrida laser-arcu à piastra spessa
A saldatura di piastre spesse (spessore ≥ 20 mm) ghjoca un rollu chjave in a fabricazione di grandi apparecchiature in campi impurtanti cum'è l'aerospaziale, a navigazione è a custruzzione navale, u trasportu ferroviariu, ecc. Quessi cumpunenti sò generalmente carattarizati da un grande spessore, forme di giunti cumplesse è ambienti di serviziu cumplessi. A qualità di a saldatura hà un impattu direttu nantu à e prestazioni è a vita di l'apparecchiatura. A causa di a bassa velocità di saldatura è di i serii prublemi di spruzzi, u metudu tradiziunale di saldatura cù prutezzione di gas affronta sfide cum'è una bassa efficienza di saldatura, un altu cunsumu energeticu è una grande tensione residuale, rendendu difficiule di risponde à i requisiti di fabricazione sempre crescenti. Tuttavia, a tecnulugia di saldatura ibrida laser-arcu hè diversa da a tecnulugia di saldatura tradiziunale. Combina cù successu i vantaghji disaldatura laserè a saldatura à arcu, è hà e caratteristiche di una grande prufundità di penetrazione, una velocità di saldatura rapida, una alta efficienza è una migliore qualità di saldatura, cum'è mostratu in a Figura 1. Dunque, sta tecnulugia hà attiratu una attenzione diffusa è hà cuminciatu à esse applicata in alcune zone chjave.
Figura 1 Principiu di a saldatura ibrida laser-arcu
02Ricerca nantu à a saldatura ibrida laser-arcu di piastre spesse
L'Istitutu Norvegese di Tecnulugia Industriale è l'Università di Tecnulugia di Lule in Svezia anu studiatu l'uniformità strutturale di i giunti saldati cumposti sottu à 15 kW per l'acciaiu à bassa lega microlegatu d'alta resistenza di 45 mm di spessore. L'Università d'Osaka è l'Istitutu Centrale di Ricerca Metallurgica d'Egittu anu utilizatu un laser à fibra di 20 kW per fà ricerche nantu à u prucessu di saldatura ibrida laser-arcu à un solu passu di piastre spesse (25 mm), utilizendu un rivestimentu inferiore per risolve u prublema di a gobba inferiore. A Danish Force Technology Company hà utilizatu dui laser à discu di 16 kW in serie per fà ricerche nantu à a saldatura ibrida di piastre d'acciaiu di 40 mm di spessore à 32 kW, indicendu chì a saldatura laser-arcu d'alta putenza hè prevista per esse aduprata in a saldatura di a basa di e torri eoliche offshore, cum'è mostratu in a Figura 2. Harbin Welding Co., Ltd. hè a prima in u paese à ammaestrà a tecnulugia di basa è a tecnulugia d'integrazione di l'equipaggiamenti di a saldatura à fonte di calore ibrida à arcu d'elettrodu di fusione laser solidu d'alta putenza. Hè a prima volta chì applicu cù successu a tecnulugia è l'equipaggiu di saldatura ibrida à arcu di fusione à doppiu filu à laser solidu d'alta putenza à l'equipaggiu di fabricazione di alta gamma in u mo paese.
Figura 2. Schema di layout di l'installazione laser
Sicondu u statu attuale di a ricerca di a saldatura ibrida laser-arcu di piastre spesse in casa è à l'esteru, si pò vede chì a cumbinazione di u metudu di saldatura ibrida laser-arcu è di a scanalatura stretta pò ottene a saldatura di piastre spesse. Quandu a putenza di u laser aumenta à più di 10.000 watt, sottu à l'irradiazione di un laser d'alta energia, u cumpurtamentu di vaporizazione di u materiale, u prucessu d'interazzione trà u laser è u plasma, u statu stabile di u flussu di u bagnu fusu, u mecanismu di trasferimentu di calore è u cumpurtamentu metallurgicu di a saldatura si verificanu cambiamenti à diversi gradi. Quandu a putenza aumenta à più di 10.000 watt, l'aumentu di a densità di putenza intensificherà u gradu di vaporizazione in a zona vicinu à u picculu foru, è a forza di rinculu influenzerà direttamente a stabilità di u picculu foru è u flussu di u bagnu fusu, affettendu cusì u prucessu di saldatura. I cambiamenti anu un impattu micca trascurabile nantu à l'implementazione di u laser è di i so prucessi di saldatura cumposti. Questi fenomeni caratteristici in u prucessu di saldatura riflettenu direttamente o indirettamente a stabilità di u prucessu di saldatura in una certa misura, è ponu ancu determinà a qualità di a saldatura. L'effettu di accoppiamentu di e duie fonti di calore di laser è arcu pò fà chì e duie fonti di calore dianu pienu ghjocu à e so caratteristiche è otteninu effetti di saldatura megliu cà a saldatura laser unica è a saldatura à arcu. In paragone cù u metudu di saldatura autogena laser, questu metudu di saldatura hà i vantaghji di una forte adattabilità di u spaziu è di un grande spessore saldabile. In paragone cù u metudu di saldatura di riempimentu di filu laser à spaziu strettu di piastre spesse, hà i vantaghji di una alta efficienza di fusione di u filu è di un bonu effettu di fusione di scanalatura. Inoltre, l'attrazione di u laser à l'arcu migliora a stabilità di l'arcu, rendendu a saldatura ibrida laser-arcu più veloce di a saldatura à arcu tradiziunale èsaldatura à filu di riempimentu laser, cù una efficienza di saldatura relativamente alta.
03 Applicazione di saldatura ibrida laser-arcu d'alta putenza
A tecnulugia di saldatura ibrida laser-arcu d'alta putenza hè largamente aduprata in l'industria navale. U Cantiere Navale Meyer in Germania hà stabilitu una linea di pruduzzione di saldatura ibrida laser-arcu CO2 di 12 kW per a saldatura di piastre piane di scafu è rinforzi per ottene a furmazione di saldature d'angulu lunghe 20 m in una volta è riduce u gradu di deformazione di 2/3. GE hà sviluppatu un sistema di saldatura ibrida laser-arcu in fibra cù una putenza massima di uscita di 20 kW per saldà u portaerei USS Saratoga, risparmiendu 800 tunnellate di metallu saldatu è riducendu l'ore di travagliu di l'80%, cum'è mostratu in a Figura 3. CSSC 725 adotta un sistema di saldatura ibrida laser-arcu in fibra di alta putenza di 20 kW, chì pò riduce a deformazione di a saldatura di u 60% è aumentà l'efficienza di a saldatura di u 300%. U Cantiere Navale Shanghai Waigaoqiao utilizza un sistema di saldatura ibrida laser-arcu in fibra di alta putenza di 16 kW. A linea di pruduzzione adotta una nova tecnulugia di prucessu di saldatura ibrida laser + saldatura MAG per ottene una saldatura à un solu latu à un passu è una furmazione à duie facce di piastre d'acciaiu di 4-25 mm di spessore. A tecnulugia di saldatura ibrida laser-arc d'alta putenza hè largamente aduprata in i veiculi blindati. E so caratteristiche di saldatura sò: saldatura di strutture metalliche cumplesse di grande spessore, bassu costu è fabricazione ad alta efficienza.
Figura 3. Portaerei USS Sara Toga
A tecnulugia di saldatura ibrida laser-arcu d'alta putenza hè stata inizialmente applicata in certi campi industriali è diventerà un mezzu impurtante per a fabricazione efficiente di grandi strutture cù spessori di parete medi è grandi. Attualmente, ci hè una mancanza di ricerca nantu à u mecanismu di a saldatura ibrida laser-arcu d'alta putenza, chì deve esse ulteriormente rinfurzatu, cum'è l'interazione trà fotoplasma è arcu è l'interazione trà arcu è piscina fusa. Ci sò sempre parechji prublemi micca risolti in u prucessu di saldatura ibrida laser-arcu d'alta putenza, cum'è una finestra di prucessu stretta, proprietà meccaniche irregulari di a struttura di saldatura è un cuntrollu di qualità di saldatura cumplicatu. Cù l'aumentu graduale di a putenza di uscita di i laser di qualità industriale, a tecnulugia di saldatura ibrida laser-arcu d'alta putenza si svilupperà rapidamente, è una varietà di nuove tecnulugie di saldatura ibrida laser continueranu à emerge. A lucalizazione, a grande scala è l'intelligenziazione saranu tendenze impurtanti in u sviluppu di l'apparecchiature di saldatura laser d'alta putenza in u futuru.
Data di publicazione: 24 d'aprile di u 2024
