Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen

Jan 09, 2024

Im heutigen Schienenverkehr, im Schiffbau und in anderen Industriezweigen besteht ein zunehmender Bedarf für das Schweißen von Stahlblechen mittlerer und großer Dicke. Um die Entwicklung der Schiffbauindustrie zu fördern, hat das Land in den letzten Jahren sukzessive Maßnahmen eingeführt, die der Entwicklung von High-Tech-Schiffen und Schiffen mit hoher Wertschöpfung Vorrang einräumen und so die Transformation und Modernisierung der Schiffbauindustrie beschleunigen , und der Trend im weltweiten Schiffbau geht auch in Richtung groß angelegter, vielfältiger und hochwertiger Entwicklung. Die Schweißtechnik ist eine Schlüsseltechnologie in der Schiffsbearbeitung und -herstellung sowie der Entwicklung der Schiffbauindustrie. Die Arbeitsstunden beim Schweißen machen etwa 30 bis 40 % der gesamten Arbeitsstunden im Schiffbau aus. Die Effizienz der Schweißproduktion und die Schweißqualität wirken sich direkt auf den Produktionszyklus, die Kosten und die Rumpfqualität der Schiffsverarbeitung und -herstellung aus. Daher ist eine effiziente und qualitativ hochwertige Schiffsschweißtechnik ein wichtiger Faktor bei der Verwirklichung der Transformation und Modernisierung der Schiffbauindustrie und auch ein wichtiger Faktor bei der Verbesserung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit von Schiffbauunternehmen.

Darüber hinaus tragen Drehgestelle als wichtiger Bestandteil von Schienenfahrzeugen mit der rasanten Entwicklung der Eisenbahnindustrie und der kontinuierlichen Beschleunigung von Zügen höhere dynamische Belastungen, was höhere Anforderungen an die Drehgestelltechnik stellt. Der Drehgestellrahmen muss in Design, Materialien und Prozessen kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert werden, um den Leistungsanforderungen gerecht zu werden. Die Qualität der Schweißverbindungen ist zu einem wichtigen Faktor für die Qualität des Drehgestellrahmens geworden. Daher ist eine optimierte Schweißmethode eine notwendige Voraussetzung.

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Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen

Als neue Schweißtechnologie nutzt das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen Laser und Lichtbogen als duale Wärmequellen, die gleichzeitig auf dasselbe Schmelzbad einwirken und so einen lasergeführten und stabilen Lichtbogen bilden. Der Lichtbogen verbessert die Laserabsorptionsrate des Metalls und verbessert die Übertragung und Brückenbildung geschmolzener Tröpfchen. Ein leistungsfähiges Schweißverfahren, das die Vorteile des Laserschweißens und des Lichtbogenschweißens voll ausschöpft und deren jeweilige Nachteile ausgleicht. Insbesondere beim Schweißen von Materialien mittlerer und großer Dicke bietet die Hybridschweißtechnik größere Vorteile. Weil herkömmliche Schweißmethoden Mängel aufweisen, wie z. B. geringe Verbindungsfestigkeit, geringer Wirkungsgrad, starke Verformung und hoher Verbrauch an Schweißmaterialien; und das Einzellaserschweißen weist auch einige Nachteile auf, wie z. B. hohe Anforderungen an den Verbindungsmontageprozess und durch die Laserleistung eingeschränkte Schweißmöglichkeiten. Groß, schlechte Überbrückungsfähigkeit, starke Unterschneidung der Schweißnähte usw.

Als neues Schweißverfahren weist das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen die folgenden drei wesentlichen Eigenschaften auf:
1) Verbessern Sie die Energieausnutzung, erhöhen Sie die Eindringtiefe der Schweißnaht und die Schweißgeschwindigkeit;
2) Reduzierung der Anforderungen an die Werkstückmontage;
3) Verbessern Sie die Schweißqualität und verbessern Sie die Schweißnahtbildung.

Besserer Schweißeffekt

Es gibt viele Formen des Laser-Lichtbogen-Hybridschweißens, einschließlich Laser-MAG/MIG-Hybridschweißen, Laser-WIG-Hybridschweißen, Laser-Plasma-Lichtbogen-Hybridschweißen usw. Zu den in dieser Phase am häufigsten verwendeten Laserlichtquellen gehören Faserlaser und Halbleiterlaser. Zum Beispiel Raycus-Endlosfaserlaser 4000 W, 6000 W und Faserausgangs-Halbleiterlaser 4000 W.

Das Laser-MAG-Hybridschweißen verfügt über zwei Schweißwärmequellen, nämlich Laser und MAG-Lichtbogen. Bei Verwendung als einzelne Wärmequelle zum Schweißen kann ein effektives Schmelzbad gebildet werden, die Eigenschaften des Schmelzbades sind jedoch unterschiedlich: Die Eigenschaften des Laserschweiß-Schmelzbades sind „tief und schmal“, die Öffnungsfläche ist klein und die Tiefe ist groß, was der Bildung der Schweißnaht nicht förderlich ist; das Schmelzbad des MAG-Lichtbogenschweißens zeichnet sich dadurch aus, dass es „flach und breit“ ist, die Öffnungsfläche ist groß und die Tiefe klein, was der Bildung von förderlich ist die Schweißnaht und hat eine starke Brückenbildungsfähigkeit.

During the Laser-MAG composite welding process, two heat sources act on the base material at the same time. There is mutual influence between the two heat sources, and there is also mutual influence between the two molten pools, which will eventually form a new composite molten pool. This composite molten pool has both the "large depth" of the laser molten pool and the "large area" of the arc molten pool. This composite molten pool has a large depth, good weld formation, and strong bridging ability. At the same time, because of the MAG arc welding There is welding wire filling, and the type of welding wire can be selected, so according to the performance defects of the base material itself, the appropriate welding wire can be selected and added to the welding process, thereby improving the crack resistance, fatigue resistance, and corrosion resistance of the weld at the micro level. , wear resistance and other aspects to carry out purposeful improvements. In addition, during the entire welding process, there are two heat sources acting on the base material. The mutual influence between them can increase the penetration depth and achieve the effect of "1+1>2". Daher liegt der einzelne Schmelzpunkt des Laser-Lichtbogen-Hybridschweißens bei Die Durchdringungskapazität wird erheblich verbessert. Schließlich kann das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen ein Mehrdurchgangs-Stapelschweißen und Schweißen von Materialien mit großer Dicke sowie die Schmelzfähigkeit von erreichen Die oberen und unteren Schweißnähte und Seitenwände sind durch den Lichtbogen sehr stark.

Breites Anwendungsspektrum

Schiffbau
Unter allen Fertigungsindustrien ist der Schiffbau der größte Nutznießer der Laser-Lichtbogen-Hybridschweißtechnologie. Um ihre Vorteile in der Schiffbauindustrie mit hoher Wertschöpfung aufrechtzuerhalten, haben einige europäische Werften die Laser-Lichtbogen-Hybridschweißtechnologie weithin eingeführt, die die Schweißqualität und Produktionseffizienz bei Dickblechschweißanwendungen erheblich verbessert hat. Typisch und repräsentativ ist, dass die Meyer Werft in Deutschland das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißverfahren für das Schiffsschweißen eingeführt hat.

Autoindustrie
Deutschland übernahm die Vorreiterrolle bei der Anwendung der Laser-Lichtbogen-Hybridschweißtechnik bei der Verbindungsherstellung von Automobiltüren, Seitenwänden und anderen Bauteilen. Der Gelehrte Graf T und andere berichteten auf dem Internationalen Automobilschweißforum „Anwendung des Laser-Hybridschweißens in Volkswagen- und Audi-Autos [C]“. Es wird berichtet, dass es an der Vordertür der Volkswagen Phaeton-Limousine 66 Schweißnähte mit einer Gesamtlänge von 100 m gibt 4,98 m, einschließlich 48 Laser-Lichtbogen-Verbundschweißnähten; Die gesamte Verbundschweißlänge des Karosserierahmens der Audi A8-Limousine beträgt 4,5 m.

Fahrzeuge mit neuer Energie boomen, und das Herzstück ihrer Leistung ist die Power-Batterie. Um das Gesamtgewicht des Fahrzeugs zu reduzieren, bestehen die Leistungsbatterieträger im Allgemeinen aus einer Aluminiumlegierung. Die Tabletts werden zusammengebaut und verschweißt, und jedes Tablett verfügt über Dutzende Schweißnähte. und die Anforderungen an die Schweißnahtfestigkeit und Schweißeffizienz sind hoch. Herkömmliches Lichtbogenschweißen und konventionelles Laserschweißen können die Anforderungen nur schwer erfüllen, und das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen ist eine Verbindungsmethode, die die Anforderungen sehr gut erfüllt.

Petrochemische Industrie
Untersuchungen zum Laser-MAG-Lichtbogen-Hybridschweißverfahren von Öltransportpipelines ergaben, dass das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen im Vergleich zur alleinigen Verwendung des Lasers als Wärmequelle nach dem Schweißen die Eindringtiefe und das Schweißen um 20 % erhöhen kann Der Prozess ist bei geringer Spritzermenge stabiler. Die Naht ist gut geformt, weist ein gutes Verhältnis von Schmelze zu Breite auf und weist keine Schweißfehler wie Hinterschneidungen oder mangelnde Verschmelzung auf. Nach dem Schweißen werden die Poren durch Röntgeninspektion innerhalb eines bestimmten Bereichs kontrolliert, was keinen Einfluss auf die Qualität der Schweißverbindung hat und den technischen Anforderungen entspricht.

Das Laser-MIG-Hybridschweißen wird zum Schweißen von Öltanks eingesetzt. Durch den Zusatz von Laser wird die Eindringtiefe der Schweißnaht deutlich verbessert, so dass einseitiges Schweißen durchgeführt werden kann und die durch doppelseitiges Schweißen verursachten Unannehmlichkeiten vermieden werden. Nicht nur die Qualität der Schweißnähte wurde verbessert, sondern es wurden auch große Durchbrüche bei der Verbesserung der Schweißeffizienz und der Produktionskapazität erzielt. Derzeit ist das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen in der deutschen Öltankindustrie weit verbreitet.

Luft- und Raumfahrtbereich
Im Luft- und Raumfahrtbereich wird die Laser-MIG/MAG-Lichtbogen-Hybridschweißtechnologie auch beim Schweißen von mitteldicken Blechen und hochfestem Stahl eingesetzt, wodurch ein 7 mm dickes 3CrMnSiA-Laser-MAG-Lichtbogen-Hybridschweißen ohne Vorwärmen erreicht wird, was die Reduzierung stark reduziert Arbeitsintensität der Arbeitnehmer und verbesserte Effizienz der Schweißproduktion.

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