Soudage hybride laser-arc
Jan 09, 2024
Dans les industries actuelles du transport ferroviaire, de la construction navale et autres, il existe une demande croissante de soudage de tôles d'acier de moyenne et grande épaisseur. Ces dernières années, afin de promouvoir le développement de l'industrie de la construction navale, le pays a successivement mis en place des politiques telles que donner la priorité au développement de navires de haute technologie et de navires à haute valeur ajoutée, accélérer la transformation et la modernisation de l'industrie de la construction navale. , et la tendance de la construction navale mondiale s'oriente également vers un développement à grande échelle, diversifié et haut de gamme. La technologie du soudage est une technologie clé dans la transformation et la fabrication des navires ainsi que dans le développement de l’industrie de la construction navale. Les heures de travail en soudage représentent environ 30 à 40 % du total des heures de travail dans la construction navale. L'efficacité de la production de soudage et la qualité du soudage affectent directement le cycle de production, les coûts et la qualité de la coque du traitement et de la fabrication des navires. Par conséquent, une technologie de soudage navale efficace et de haute qualité constitue un facteur important pour réaliser la transformation et la modernisation de l’industrie de la construction navale, ainsi qu’un facteur important pour améliorer la compétitivité internationale des entreprises de construction navale.
De plus, avec le développement rapide de l'industrie ferroviaire et l'accélération continue des trains, les bogies, en tant que composant important des véhicules ferroviaires, supportent des charges dynamiques plus importantes, ce qui impose des exigences plus élevées à la technologie des bogies. Le châssis du bogie est en cours de conception. Les matériaux et les procédés doivent être continuellement développés et améliorés pour répondre aux exigences de performances. La qualité des joints soudés est devenue un des maillons importants pour garantir la qualité du châssis de bogie. Une méthode de soudage plus optimisée est donc une condition nécessaire.
Soudage hybride laser-arc
En tant que nouvelle technologie de soudage, le soudage hybride laser-arc utilise le laser et l'arc comme doubles sources de chaleur, qui agissent simultanément sur le même bain de fusion pour former un arc stable et guidé par laser. L'arc améliore le taux d'absorption laser du métal et améliore le transfert et le pontage des gouttelettes fondues. Une méthode de soudage performante qui met pleinement en valeur les avantages du soudage au laser et du soudage à l’arc et compense leurs défauts respectifs. La technologie de soudage hybride présente de plus grands avantages, en particulier dans le soudage de matériaux de moyenne et grande épaisseur. Parce que les méthodes de soudage traditionnelles présentent des inconvénients tels qu'une faible résistance des joints, une faible efficacité, une déformation importante et une consommation importante de matériaux de soudage ; et le soudage au laser unique présente également certaines lacunes, telles que des exigences élevées en matière de processus d'assemblage des joints et des capacités de soudage limitées par la puissance du laser. Grande capacité de pontage médiocre, sous-dépouille importante des soudures, etc.
En tant que nouvelle méthode de soudage, le soudage hybride laser-arc présente les trois caractéristiques importantes suivantes :
1) Améliorer l’utilisation de l’énergie, augmenter la profondeur de pénétration de la soudure et la vitesse de soudage ;
2) Réduire les exigences d'assemblage des pièces à usiner ;
3) Améliorer la qualité de la soudure et améliorer la formation de la soudure.
Meilleur effet de soudage
Il existe de nombreuses formes de soudage hybride laser-arc, notamment le soudage hybride Laser-MAG/MIG, le soudage hybride Laser-TIG, le soudage hybride laser-arc plasma, etc. Parmi eux, les sources de lumière laser couramment utilisées à ce stade sont les lasers à fibre. et les lasers à semi-conducteurs. Par exemple, le laser à fibre continue Raycus 4000W, 6000W et le laser à semi-conducteur à sortie fibre 4000W.
Le soudage hybride Laser-MAG dispose de deux sources de chaleur de soudage, à savoir le laser et l'arc MAG. Lorsqu'il est utilisé comme source de chaleur unique pour le soudage, un bain de fusion efficace peut être formé, mais les caractéristiques du bain de fusion sont différentes : les caractéristiques du bain de fusion de soudage laser sont « profondes et étroites », la zone d'ouverture est petite et la profondeur est grande, ce qui n'est pas propice à la formation de la soudure ; le bain fondu de soudage à l'arc MAG se caractérise par être "peu profond et large", la zone d'ouverture est grande et la profondeur est petite, ce qui est propice à la formation de la soudure et a une forte capacité de pontage.
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". Par conséquent, le point de fusion unique du soudage hybride laser-arc est La capacité de pénétration sera considérablement améliorée. Enfin, le soudage hybride laser-arc peut réaliser un soudage empilé multi-passes et un soudage de matériaux de grande épaisseur, ainsi que la capacité de fusion de les cordons de soudure supérieurs et inférieurs et les parois latérales sont très résistants en raison de l'arc.
Large gamme d'applications
Fabrication de navires
Parmi toutes les industries manufacturières, l’industrie de la construction navale est la plus grande bénéficiaire de la technologie de soudage hybride laser-arc. Afin de conserver leurs avantages dans l'industrie de la construction navale à haute valeur ajoutée, certains chantiers navals européens ont largement adopté la technologie de soudage hybride laser-arc, qui a considérablement amélioré la qualité du soudage et l'efficacité de la production dans les applications de soudage de tôles épaisses. De manière typique et représentative, le chantier naval Meyer en Allemagne a adopté la méthode de soudage hybride laser-arc pour le soudage des navires.
Industrie automobile
L'Allemagne a pris la tête de l'application de la technologie de soudage hybride laser-arc à la fabrication d'assemblages de portes d'automobiles, de panneaux latéraux et d'autres composants. Le chercheur Graf T et d'autres ont rapporté lors du Forum international du soudage automobile "Application du soudage hybride laser dans les voitures Volkswagen et Audi [C ]". Il est rapporté qu'il y a 66 soudures sur la porte avant de la berline Volkswagen Phaeton, d'une longueur totale de 4,98 m, dont 48 soudures composites laser-arc ; la longueur totale de soudure composite du châssis de la carrosserie de la berline Audi A8 est de 4,5 m.
Les véhicules à énergies nouvelles sont en plein essor et le cœur de leur énergie est la batterie. Afin de réduire le poids global du véhicule, les plateaux de batterie de puissance sont généralement réalisés en alliage d'aluminium. Les plateaux sont assemblés et soudés, et chaque plateau comporte des dizaines de soudures. , et les exigences en matière de résistance et d'efficacité du soudage sont élevées. Le soudage à l'arc traditionnel et le soudage laser conventionnel sont difficiles à répondre aux exigences, et le soudage hybride laser-arc est une méthode de connexion qui répond très bien aux besoins.
Industrie pétrochimique
Selon des recherches sur le procédé de soudage hybride à l'arc laser-MAG des oléoducs, il a été constaté que par rapport à l'utilisation du laser seul comme source de chaleur après le soudage, le soudage hybride à l'arc laser peut augmenter la profondeur de pénétration de 20 % et le soudage le processus est plus stable avec une petite quantité de projections. Le joint est bien formé, a un bon rapport fusion/largeur et ne présente aucun défaut de soudage tel que des contre-dépouilles ou un manque de fusion. Après le soudage, les pores sont contrôlés dans une certaine plage par inspection aux rayons X, ce qui n'affecte pas la qualité du joint soudé et répond aux exigences techniques.
Le soudage hybride Laser-MIG est utilisé pour souder les réservoirs de pétrole. Grâce à l'ajout du laser, la profondeur de pénétration de la soudure est grandement améliorée, de sorte que le soudage sur un seul côté peut être effectué, évitant ainsi les désagréments causés par le soudage sur les deux côtés. Non seulement la qualité des soudures a été améliorée, mais d'énormes progrès ont également été réalisés dans l'amélioration de l'efficacité du soudage et de la capacité de production. À l’heure actuelle, le soudage hybride laser-arc est largement utilisé dans l’industrie allemande de fabrication de réservoirs de pétrole.
Domaine aérospatial
Dans le domaine aérospatial, la technologie de soudage hybride à l'arc laser-MIG/MAG a également commencé à être utilisée dans le soudage de tôles d'épaisseur moyenne et d'acier à haute résistance, permettant d'obtenir un soudage hybride à l'arc laser-MAG 3CrMnSiA 3CrMnSiA d'épaisseur de 7 mm sans préchauffage, ce qui réduit considérablement Intensité du travail des travailleurs et amélioration de l'efficacité de la production de soudage.
