مقدمه ای بر جوشکاری هیبریدی قوسی لیزری با قدرت بالا

جوشکاری هیبریدی قوس لیزریg یک روش جوشکاری لیزری است که پرتو لیزر و قوس را برای جوشکاری ترکیب می کند. ترکیب پرتو لیزر و قوس به طور کامل بهبود قابل توجهی در سرعت جوشکاری، عمق نفوذ و ثبات فرآیند را نشان می دهد. از اواخر دهه 1980، توسعه مداوم لیزرهای پرقدرت، توسعه فناوری جوشکاری هیبریدی قوس لیزری را ارتقا داده است. مسائلی مانند ضخامت مواد، بازتاب مواد و توانایی پل زدن شکاف دیگر مانعی برای فناوری جوش نیستند. این با موفقیت در جوشکاری قطعات مواد با ضخامت متوسط ​​استفاده شده است.

تکنولوژی جوشکاری هیبریدی قوس لیزری

در فرآیند جوشکاری هیبریدی قوس لیزری، پرتو لیزر و قوس در یک حوضچه مذاب مشترک برای تولید جوش‌های باریک و عمیق برهم کنش می‌کنند و در نتیجه بهره‌وری را بهبود می‌بخشند، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1 طرح فرآیند جوشکاری هیبریدی قوس لیزری

اصول اولیه جوشکاری هیبریدی قوس لیزری

جوشکاری لیزری به دلیل منطقه بسیار باریک متاثر از حرارت شناخته شده است و پرتو لیزر آن می تواند بر روی یک منطقه کوچک متمرکز شود تا جوش های باریک و عمیق ایجاد شود که می تواند به سرعت جوشکاری بالاتری دست یابد و در نتیجه حرارت ورودی را کاهش داده و احتمال تغییر شکل حرارتی را کاهش دهد. قطعات جوش داده شده با این حال، جوش لیزری توانایی پل زدن شکاف ضعیفی دارد، بنابراین دقت بالایی در مونتاژ قطعه کار و آماده سازی لبه مورد نیاز است. جوشکاری لیزری برای جوشکاری مواد با انعکاس بالا مانند آلومینیوم، مس و طلا بسیار دشوار است. در مقابل، فرآیند جوشکاری قوسی دارای قابلیت پل زدن شکاف عالی، راندمان الکتریکی بالا است و می تواند به طور موثر مواد را با بازتاب بالا جوش دهد. با این حال، چگالی انرژی کم در حین جوشکاری قوسی، فرآیند جوشکاری را کند می کند و در نتیجه مقدار زیادی گرمای ورودی در ناحیه جوشکاری ایجاد می شود و باعث تغییر شکل حرارتی قطعات جوش شده می شود. بنابراین استفاده از پرتو لیزر پرقدرت برای جوشکاری با نفوذ عمیق و هم افزایی یک قوس با راندمان انرژی بالا که اثر ترکیبی آن کاستی های فرآیند را جبران کرده و مزایای آن را تکمیل می کند، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است.

معایب جوش لیزری توانایی ضعیف پل زدن شکاف و الزامات بالا برای مونتاژ قطعه کار است. از معایب جوش قوس الکتریکی می توان به چگالی انرژی کم و عمق ذوب کم هنگام جوشکاری صفحات ضخیم اشاره کرد که مقدار زیادی گرمای ورودی را در ناحیه جوش ایجاد می کند و باعث تغییر شکل حرارتی قطعات جوش شده می شود. ترکیب این دو می تواند بر یکدیگر تأثیر بگذارد و از یکدیگر پشتیبانی کند و نقایص فرآیند جوشکاری یکدیگر را جبران کند، مزایای استفاده از ذوب عمیق لیزری و پوشش جوش قوس الکتریکی، دستیابی به مزایای ورودی گرمای کوچک، تغییر شکل کوچک جوش، سرعت جوش سریع و استحکام جوش بالا همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. مقایسه اثرات جوشکاری لیزری، جوشکاری قوس الکتریکی و جوشکاری هیبریدی قوس لیزری بر روی صفحات متوسط ​​و ضخیم در جدول 1 نشان داده شده است.

جدول 1 مقایسه اثرات جوشکاری صفحات متوسط ​​و ضخیم

شکل 3 نمودار فرآیند جوشکاری هیبریدی قوس لیزری

کیس جوشکاری هیبریدی قوسی ماونلیزر

تجهیزات جوشکاری هیبریدی قوس الکتریکی Mavenlaser عمدتاً از یک تشکیل شده استبازوی ربات، لیزر، چیلر، الفسر جوشمنبع تغذیه جوش قوس الکتریکی و غیره همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است.

زمینه های کاربردی و روند توسعه جوشکاری هیبریدی قوس لیزری

فیلدهای کاربردی

با بلوغ فناوری لیزر پرقدرت، جوشکاری هیبریدی قوس لیزری به طور گسترده در زمینه های مختلف استفاده می شود. دارای مزایای بازده جوش بالا، تحمل شکاف بالا و نفوذ جوش عمیق است. این روش جوشکاری ترجیحی برای صفحات متوسط ​​و ضخیم است. همچنین یک روش جوشکاری است که می تواند جایگزین جوش سنتی در زمینه تولید تجهیزات در مقیاس بزرگ شود. به طور گسترده ای در زمینه های صنعتی مانند ماشین آلات مهندسی، پل ها، کانتینرها، خطوط لوله، کشتی ها، سازه های فولادی و صنایع سنگین استفاده می شود.