Tecnología de soldadura híbrida por arco láser para acero de uso en barcos

La eficiencia de la producción de soldadura y la calidad de la soldadura afectan directamente el ciclo de producción, el costo y la calidad del casco del procesamiento y la fabricación de barcos, por lo que la tecnología de soldadura se ha convertido en una tecnología clave en el procesamiento y fabricación de barcos y el desarrollo de la industria de la construcción naval. En comparación con los métodos de soldadura tradicionales, la soldadura por láser tiene muchas ventajas, como alta eficiencia, limpieza, zona estrecha afectada por el calor y pequeña deformación de la junta. Esto se debe a que la densidad de energía del rayo láser es extremadamente alta, la densidad de potencia es de 106 ~ 108 W / cm2, la relación de aspecto es grande y tiene un buen efecto de soldadura en materiales difíciles de soldar, como metales de alto punto de fusión; al mismo tiempo, la velocidad de soldadura láser es rápida y la entrada de calor es pequeña. , De modo que la zona afectada por el calor es pequeña, la deformación del material y la tensión residual son pequeñas. Sin embargo, las aplicaciones de soldadura por láser también tienen ciertas limitaciones, que se manifiestan principalmente en altos costos de soldadura y baja eficiencia de conversión de energía. Esta situación ha promovido el desarrollo de la tecnología de soldadura híbrida por arco láser.

La soldadura híbrida de arco láser combina las ventajas de las dos fuentes de calor independientes de láser y arco: la fuente de calor láser tiene una alta densidad de energía, mientras que el plasma de arco tiene una alta eficiencia de conversión calor-eléctrica, bajo costo de equipo y costo operativo; En gran medida, se evitan las deficiencias de los dos, como la pérdida de energía láser causada por la alta reflectividad del material metálico al láser, la menor densidad de energía de la fuente de calor del arco y la mala estabilidad de descarga durante altas temperaturas. movimiento de velocidad. La combinación orgánica de los dos forma sus ventajas sobresalientes: alta densidad energética, alta utilización de energía, alta estabilidad del arco, etc., lo que la convierte en una nueva tecnología de soldadura con grandes perspectivas de aplicación.

El principio básico de la soldadura híbrida por arco láser es: durante el proceso de soldadura, el rayo láser y el arco actúan en la misma posición sobre la superficie metálica al mismo tiempo. La nube de plasma fotoinducida generada por la acción del láser reducirá la tasa de utilización de la energía del láser. Después de que se agrega el arco, el arco de plasma causará La dilución del plasma inducida por láser mejora la eficiencia de la transmisión de energía del láser; al mismo tiempo, el arco aumenta la temperatura del material base y también se mejora la tasa de absorción del material base al láser. Al mismo tiempo, el metal de fusión por láser proporciona electrones libres para el arco, lo que reduce la resistencia del canal del arco, de modo que también se mejora la tasa de utilización de energía del arco, aumentando así la tasa total de utilización de energía. El rayo láser también tiene un efecto de enfoque y guía en el arco, lo que hace que el arco sea más estable durante el proceso de soldadura.

Una gran cantidad de resultados de pruebas muestran que bajo la misma especificación de soldadura, en comparación con la soldadura tradicional de fuente de calor única, la soldadura híbrida de arco láser puede aumentar significativamente la profundidad de penetración. Dado que se puede obtener el mismo efecto con una potencia de láser menor, se reduce hasta cierto punto. Costo. La soldadura híbrida de arco láser también puede reducir la aparición de defectos de soldadura como poros, grietas y cortes, mejorar la humectabilidad del metal fundido y el metal base sólido, eliminar los cortes de soldadura y reducir el trabajo de procesamiento y ensamblaje de las soldaduras. Mejorar la eficiencia de la producción.

En particular, conviene señalar que la deformación por soldadura es uno de los principales problemas que deben resolverse en la industria de la construcción naval. En el proceso de fabricación del casco, las horas-hombre de soldadura y los costos de soldadura representan una gran parte del total de horas-hombre y el costo total de la construcción del casco, y el aumento de costos causado por la deformación de la soldadura representa una proporción considerable. La soldadura híbrida por arco láser tiene una deformación muy pequeña y la carga de trabajo de recorte posterior a la soldadura se reduce en gran medida, lo que reduce aún más el costo de construcción naval, ahorra tiempo y mejora la eficiencia. En la actualidad, algunos astilleros de Europa, América y Japón han adoptado la tecnología de soldadura híbrida por arco láser. Por ejemplo, el astillero Meyer en Alemania ha adoptado la soldadura híbrida de arco láser para barcos. Los estudios han confirmado que la velocidad de soldadura de las placas de acero con un espesor de menos de 15 mm y una longitud de menos de 20 metros puede alcanzar los 3 metros por minuto.

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