01 Қалың пластиналы лазерлік доғалы гибридті дәнекерлеу
Қалыңдығы ≥ 20 мм болатын пластиналы дәнекерлеу аэроғарыш, навигация және кеме жасау, теміржол көлігі және т.б. сияқты маңызды салаларда ірі жабдықтарды өндіруде маңызды рөл атқарады. Бұл компоненттер әдетте үлкен қалыңдықпен, күрделі қосылыс формаларымен және күрделі қызмет көрсету орталарымен сипатталады. Дәнекерлеу сапасы жабдықтың өнімділігі мен қызмет ету мерзіміне тікелей әсер етеді. Дәнекерлеу жылдамдығының баяулығына және шашыраудың күрделі мәселелеріне байланысты дәстүрлі газбен қорғалған дәнекерлеу әдісі төмен дәнекерлеу тиімділігі, жоғары энергия тұтынуы және үлкен қалдық кернеу сияқты қиындықтарға тап болады, бұл үнемі өсіп келе жатқан өндіріс талаптарын қанағаттандыруды қиындатады. Дегенмен, лазерлік-доғалы гибридті дәнекерлеу технологиясы дәстүрлі дәнекерлеу технологиясынан ерекшеленеді. Ол артықшылықтарын сәтті біріктіреділазерлік дәнекерлеужәне доғалық дәнекерлеу, және 1-суретте көрсетілгендей, үлкен ену тереңдігі, жылдам дәнекерлеу жылдамдығы, жоғары тиімділік және жақсы дәнекерлеу сапасы сияқты сипаттамаларға ие. Сондықтан, бұл технология кеңінен назар аударды және кейбір негізгі салаларда қолданыла бастады.
1-сурет Лазерлік доғалы гибридті дәнекерлеу принципі
02 Қалың пластиналарды лазерлік доғалы гибридті дәнекерлеуді зерттеу
Норвегияның Өнеркәсіптік Технологиялар Институты және Швецияның Луле технологиялық университеті қалыңдығы 45 мм микролегирленген жоғары беріктігі төмен легирленген болат үшін 15 кВт қуаттағы композиттік дәнекерленген қосылыстардың құрылымдық біркелкілігін зерттеді. Осака университеті мен Египеттің Орталық металлургиялық зерттеу институты қалың пластиналардың (25 мм) бір реттік лазерлік доғалы гибридті дәнекерлеу процесін зерттеу үшін 20 кВт талшықты лазерді пайдаланды, төменгі өркеш мәселесін шешу үшін төменгі төсенішті пайдаланды. Danish Force Technology компаниясы қалыңдығы 40 мм болат пластиналарды 32 кВт қуатта гибридті дәнекерлеуді зерттеу үшін екі 16 кВт дискілі лазерді тізбектей пайдаланды, бұл 2-суретте көрсетілгендей, теңіздегі жел энергетикалық мұнара базасын дәнекерлеуде жоғары қуатты лазерлік доғалы дәнекерлеу қолданылатынын көрсетеді. Harbin Welding Co., Ltd. - жоғары қуатты қатты лазерлік балқытатын электродтық доғалы гибридті жылу көзін дәнекерлеудің негізгі технологиясы мен жабдықтарды интеграциялау технологиясын игерген елдегі алғашқы компания. Бұл менің елімде жоғары қуатты қатты лазерлік-қос сымды балқыту электроды доғалы гибридті дәнекерлеу технологиясы мен жабдықтарын жоғары сапалы жабдықтар өндірісінде алғаш рет сәтті қолданып отыр.
2-сурет. Лазерді орнату схемасы
Елде және шетелде қалың пластиналарды лазерлік-доғалық гибридті дәнекерлеудің қазіргі зерттеу мәртебесіне сәйкес, лазерлік-доғалық гибридті дәнекерлеу әдісі мен тар саңылау ойығының үйлесімі қалың пластиналарды дәнекерлеуге қол жеткізуге болатынын көруге болады. Лазер қуаты 10 000 ватттан асқан кезде, жоғары энергиялы лазердің сәулеленуі кезінде материалдың булану мінез-құлқы, лазер мен плазма арасындағы өзара әрекеттесу процесі, балқытылған бассейн ағынының тұрақты күйі, жылу беру механизмі және дәнекерлеудің металлургиялық мінез-құлқы әртүрлі дәрежеде өзгереді. Қуат 10 000 ватттан асқан кезде, қуат тығыздығының артуы кіші тесікке жақын аймақта булану дәрежесін күшейтеді, ал кері серпіліс күші кіші тесіктің тұрақтылығына және балқытылған бассейн ағынына тікелей әсер етеді, осылайша дәнекерлеу процесіне әсер етеді. Өзгерістер лазерді және оның құрама дәнекерлеу процестерін енгізуге айтарлықтай әсер етеді. Дәнекерлеу процесіндегі бұл сипаттамалық құбылыстар белгілі бір дәрежеде дәнекерлеу процесінің тұрақтылығын тікелей немесе жанама түрде көрсетеді және тіпті дәнекерлеу сапасын анықтай алады. Лазер мен доғаның екі жылу көзінің біріктіру әсері екі жылу көзінің өз сипаттамаларын толық пайдалануға және бір лазерлік дәнекерлеу мен доғалық дәнекерлеуге қарағанда жақсы дәнекерлеу әсерін алуға мүмкіндік береді. Лазердің автогенді дәнекерлеу әдісімен салыстырғанда, бұл дәнекерлеу әдісі күшті саңылауға бейімделу және үлкен дәнекерленетін қалыңдық артықшылықтарына ие. Қалың пластиналарды тар саңылаумен лазерлік сыммен толтыратын дәнекерлеу әдісімен салыстырғанда, оның жоғары сым балқу тиімділігі және жақсы ойық біріктіру әсері артықшылықтары бар. Сонымен қатар, лазердің доғаға тартылуы доғаның тұрақтылығын арттырады, лазерлік-доғалық гибридті дәнекерлеуді дәстүрлі доғалық дәнекерлеуге қарағанда жылдам етеді жәнелазерлік толтырғыш сымдарды дәнекерлеу, салыстырмалы түрде жоғары дәнекерлеу тиімділігімен.
03 Жоғары қуатты лазерлік доғалы гибридті дәнекерлеуді қолдану
Кеме жасау өнеркәсібінде жоғары қуатты лазерлік-доғалық гибридті дәнекерлеу технологиясы кеңінен қолданылады. Германиядағы Meyer Shipyard компаниясы корпустың жалпақ пластиналары мен қатайтқыштарын дәнекерлеуге арналған 12 кВт CO2 лазерлік-доғалық гибридті дәнекерлеу өндіріс желісін құрды, бұл бір уақытта 20 м ұзындықтағы филе дәнекерлеулерінің пайда болуына қол жеткізуге және деформация дәрежесін 2/3-ке азайтуға мүмкіндік береді. GE компаниясы USS Saratoga ұшақ тасығышын дәнекерлеу үшін максималды шығыс қуаты 20 кВт болатын талшықты лазерлік-доғалық гибридті дәнекерлеу жүйесін жасап шығарды, бұл 3-суретте көрсетілгендей, 800 тонна дәнекерлеу металын үнемдеуге және адам-сағатты 80%-ға қысқартуға мүмкіндік берді. CSSC 725 20 кВт талшықты лазерлік жоғары қуатты лазерлік-доғалық гибридті дәнекерлеу жүйесін қабылдайды, бұл дәнекерлеу деформациясын 60%-ға азайтып, дәнекерлеу тиімділігін 300%-ға арттыра алады. Шанхай Вайгаокяо кеме жасау зауыты 16 кВт талшықты лазерлік жоғары қуатты лазерлік-доғалық гибридті дәнекерлеу жүйесін пайдаланады. Өндіріс желісі бір жақты бір реттік дәнекерлеуді және 4-25 мм қалыңдықтағы болат пластиналарды екі жақты қалыптауды жүзеге асыру үшін лазерлік гибридті дәнекерлеу + MAG дәнекерлеуінің жаңа технологиясын қолданады. Жоғары қуатты лазерлік-доғалы гибридті дәнекерлеу технологиясы брондалған көліктерде кеңінен қолданылады. Оның дәнекерлеу сипаттамалары: үлкен қалыңдықтағы күрделі металл құрылымдарды дәнекерлеу, арзан баға және жоғары тиімділік.
3-сурет. USS Sara Toga ұшақ тасығыш кемесі
Жоғары қуатты лазерлік-доғалық гибридті дәнекерлеу технологиясы бастапқыда кейбір өнеркәсіптік салаларда қолданылды және орташа және үлкен қабырға қалыңдығы бар ірі құрылымдарды тиімді өндірудің маңызды құралына айналады. Қазіргі уақытта жоғары қуатты лазерлік-доғалық гибридті дәнекерлеу механизмін зерттеу жеткіліксіз, оны одан әрі күшейту қажет, мысалы, фотоплазма мен доғаның өзара әрекеттесуі және доға мен балқытылған бассейннің өзара әрекеттесуі. Жоғары қуатты лазерлік-доғалық гибридті дәнекерлеу процесінде әлі де көптеген шешілмеген мәселелер бар, мысалы, тар процесс терезесі, дәнекерлеу құрылымының біркелкі емес механикалық қасиеттері және күрделі дәнекерлеу сапасын бақылау. Өнеркәсіптік деңгейдегі лазерлердің шығыс қуаты біртіндеп артқан сайын, жоғары қуатты лазерлік-доғалық гибридті дәнекерлеу технологиясы тез дамиды және лазерлік гибридті дәнекерлеу технологияларының алуан түрлілігі пайда бола береді. Локализация, ауқымды және интеллектуалды дәнекерлеу болашақта жоғары қуатты лазерлік дәнекерлеу жабдықтарын дамытудағы маңызды үрдістер болады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 24 сәуір
