Wprowadzenie do spawania hybrydowego łukiem laserowym dużej mocy

Spawanie hybrydowe łukiem laserowymg to metoda spawania laserowego, która łączy wiązkę lasera i łuk do spawania. Połączenie wiązki lasera i łuku w pełni demonstruje znaczną poprawę prędkości spawania, głębokości wtopienia i stabilności procesu. Od końca lat 80-tych ciągły rozwój laserów dużej mocy sprzyja rozwojowi technologii spawania hybrydowego łukiem laserowym. Kwestie takie jak grubość materiału, współczynnik odbicia materiału i zdolność wypełniania szczelin nie stanowią już przeszkód dla technologii spawania. Z powodzeniem stosowany jest przy spawaniu elementów z materiałów o średniej grubości.

Technologia spawania hybrydowego łukiem laserowym

W procesie hybrydowego spawania łukiem laserowym wiązka lasera i łuk oddziałują we wspólnym jeziorku stopionego materiału, tworząc wąskie i głębokie spoiny, poprawiając w ten sposób produktywność, jak pokazano na rysunku 1.

Rysunek 1 Schemat procesu spawania hybrydowego łukiem laserowym

Podstawowe zasady spawania hybrydowego łukiem laserowym

Spawanie laserowe znane jest z bardzo wąskiej strefy wpływu ciepła, a wiązkę lasera można skupić na małym obszarze w celu wytworzenia wąskich i głębokich spoin, które umożliwiają osiągnięcie wyższych prędkości spawania, zmniejszając w ten sposób dopływ ciepła i zmniejszając ryzyko odkształcenia termicznego części spawane. Jednakże spawanie laserowe ma słabą zdolność wypełniania szczelin, dlatego wymagana jest duża precyzja podczas montażu przedmiotu obrabianego i przygotowania krawędzi. Spawanie laserowe jest bardzo trudne w przypadku spawania materiałów o wysokim współczynniku odbicia, takich jak aluminium, miedź i złoto. Natomiast proces spawania łukowego charakteryzuje się doskonałą zdolnością wypełniania szczelin, wysoką wydajnością elektryczną i może skutecznie spawać materiały o wysokim współczynniku odbicia. Jednakże niska gęstość energii podczas spawania łukowego spowalnia proces spawania, co skutkuje dużą ilością ciepła doprowadzonego do obszaru spawania i powoduje deformację termiczną spawanych części. Dlatego też zastosowanie wiązki lasera dużej mocy do spawania z głęboką penetracją oraz synergia łuku przy dużej efektywności energetycznej, której efekt hybrydowy rekompensuje mankamenty procesu i uzupełnia jego zalety, co pokazano na rysunku 2.

Wadami spawania laserowego są słaba zdolność mostkowania szczelin i wysokie wymagania dotyczące montażu przedmiotu obrabianego; Wadą spawania łukowego jest mała gęstość energii i niewielka głębokość wtopienia przy spawaniu grubych blach, co generuje dużą ilość ciepła doprowadzonego w obszarze spawania i powoduje odkształcenie termiczne spawanych części. Połączenie tych dwóch elementów może na siebie wpływać, wspierać się i kompensować wady procesu spawania, w pełni wykorzystując zalety głębokiego topienia laserowego i otuliny spawania łukowego, osiągając zalety małego dopływu ciepła, małych odkształceń spoiny, dużą prędkość spawania i dużą wytrzymałość spawania, jak pokazano na rysunku 3. Porównanie efektów spawania laserowego, spawania łukowego i spawania hybrydowego łukiem laserowym na blachach średnich i grubych przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1 Porównanie efektów spawania blach średnich i grubych

Rysunek 3 Schemat procesu spawania hybrydowego łukiem laserowym

Walizka do spawania hybrydowego Mavenlaser Arc

Hybrydowy sprzęt do spawania łukowego Mavenlaser składa się głównie z:Ramię robota, laser, agregat chłodniczy, agłowica spawalnicza, źródło prądu spawania łukowego itp., jak pokazano na rysunku 4.

Obszary zastosowań i kierunki rozwoju spawania hybrydowego łukiem laserowym

Pola aplikacji

W miarę rozwoju technologii laserowej dużej mocy, spawanie hybrydowe łukiem laserowym jest szeroko stosowane w różnych dziedzinach. Ma zalety wysokiej wydajności spawania, wysokiej tolerancji szczeliny i głębokiej penetracji spawania. Jest to preferowana metoda spawania blach średnich i grubych. Jest to również metoda spawania, która może zastąpić tradycyjne spawanie w zakresie produkcji urządzeń na dużą skalę. Jest szeroko stosowany w dziedzinach przemysłu, takich jak maszyny inżynieryjne, mosty, kontenery, rurociągi, statki, konstrukcje stalowe i przemysł ciężki.