01 厚板のレーザーアーク複合溶接
航空宇宙、船舶、鉄道輸送、その他の大型機器製造の重要な分野における厚板（厚さ 20 mm 以上）の溶接は重要な役割を果たします。 これらのコンポーネントは通常、厚さが厚く、複雑な接合形状と使用環境が特徴です。 溶接の品質は、機器の性能と寿命に直接影響します。 従来のガスシールド溶接法には、低い溶接効率、高いエネルギー消費、遅い溶接速度や深刻なスパッタリングの問題による高い残留応力などの課題があり、増え続ける製造要件を満たすことが困難になっています。 しかし、レーザーアーク複合溶接技術は、レーザー溶接とアーク溶接の利点をうまく統合し、深い溶融深さ、速い溶接速度、高効率、より優れた溶接品質を特徴とするという点で従来の溶接技術とは異なります。したがって、この技術は広く注目を集めており、いくつかの重要な分野で適用され始めています。
02 厚板レーザー・アーク複合溶接研究
ノルウェー工業技術研究所とスウェーデン・ルーレ科学技術大学は、厚さ45mmの微細合金化高張力低合金鋼について、15kWの場合の複合溶接継手の組織の均一性を研究しました。 大阪大学とエジプト中央冶金研究所は、20kWのファイバーレーザーを使用して、ボトムライナーの底部を使用してボトムハンプの問題を解決する、厚板（25mm）のシングルパスレーザーアーク複合溶接プロセスの研究を実施しました。 デンマークの Force Technology 社は、2 つの 16 kW ディスク レーザーを直列に使用して、厚さ 40 mm の鋼板の複合溶接の 32 kW ケースのプロセス研究を実施しました。これは、高出力レーザー - アーク溶接が洋上風力発電タワーの溶接に使用されることが期待されていることを示しています。図2に示すように、HA溶接は高出力固体レーザー-溶融電極アーク複合熱源溶接コア技術と装置統合技術を初めて習得し、高出力固体レーザー-デュアルワイヤ溶融電極アーク複合溶接に成功しました。中国のハイエンド機器製造業界向けの技術と設備。
国内外の厚板レーザー・アーク複合溶接の研究状況によると、レーザー・アーク複合溶接法と狭ギャップベベルの組み合わせにより厚板の溶接を実現できます。 高エネルギーレーザーの照射下でレーザー出力が10,000ワット以上に増加すると、材料の蒸発挙動、レーザーとプラズマ間の相互作用プロセス、溶融池の定常状態が観察されます。流れ、熱伝達メカニズム、溶接シームの冶金学的挙動は、さまざまな程度の変化を受けます。 出力が 10,000 ワット以上に増加すると、出力密度の増加により、小さな穴の近くの領域での蒸発の程度が増加し、反動力が小さな穴と安定性に直接影響を与えます。溶融池の流れが変化し、溶接プロセスに変化をもたらすと、レーザーとその複合溶接プロセスの導入が無視できない影響を及ぼします。 溶接プロセス現象のこれらの特性は、溶接プロセスの安定性をある程度直接的または間接的に反映し、溶接の品質を決定することもあります。 レーザーとアークの2つの熱源のカップリング効果により、2つの熱源がそれぞれの特性を十分に発揮させ、レーザー溶接とアーク溶接を単独で行うよりも優れた溶接効果が得られます。 溶接方法とレーザー自己溶融溶接方法をギャップ適応性と溶接可能な厚さと比較して、厚板のナローギャップレーザーフィラーワイヤ溶接方法と比較して、ワイヤ溶解効率が高く、ベベルフュージョン効果が良好であり、その他の利点があります。 。 さらに、レーザーがアークに引き寄せられることでアークの安定性が向上し、レーザーとアークのハイブリッド溶接が従来のアーク溶接やレーザーフィラーワイヤ溶接よりも速く、比較的高い溶接効率を実現します。
レーザーアークハイブリッド溶接
03 高出力レーザーアークハイブリッド溶接アプリケーション
高出力レーザー・アーク複合溶接技術は、海洋産業で幅広い用途に使用されています。 ドイツのマイヤー造船所は12kWのCO2レーザー・アーク複合溶接生産ラインを確立し、平板の船体と鉄筋溶接を行い、長さ20mのすみ肉溶接成形を実現し、変形度は2/3に減少する。 GEは、最大出力20kWのファイバーレーザー・アーク複合溶接システムを開発し、米国空母サラトーガの溶接に使用し、800トンの溶接金属を節約し、工数を80％削減しました。 図 3 に示すように、労働時間の 80% が削減されます。CSBC 725 は 20kW ファイバーレーザー高出力レーザーアーク複合溶接システムを採用しており、溶接変形を 60% 低減し、溶接効率を 300% 向上させることができます。 上海外高橋造船所は16kWファイバーレーザー高出力レーザーアーク複合溶接システムを採用し、生産ラインはレーザー複合溶接+MAG溶接新プロセス技術を採用し、4-25mm厚鋼板の片面片面溶接を実現しました。パスウェルディング両面成形。 装甲車両における高出力レーザー - アーク複合溶接技術には幅広い用途があり、その溶接の特徴は、厚さの厚い複雑な金属構造の溶接、低コスト、高効率の製造です。
高出力レーザー・アーク複合溶接技術は、当初は多くの産業分野で応用されており、中肉厚および大型肉厚の大型構造物を効率的に製造する重要な手段となるでしょう。 現時点では、高出力レーザー・アーク複合溶接の機構に関する研究が不足しており、光順性プラズマとアークとの相互作用やアークと溶融池との相互作用など、さらなる強化が必要である。 。 高出力レーザー - アーク複合溶接プロセスには、狭いプロセスウィンドウ、溶接組織や機械的特性の不均一性など、多くの未解決の問題が依然として存在しており、溶接品質管理はより複雑です。 産業グレードのレーザー出力が徐々に増加するにつれて、高出力レーザー - アーク複合溶接技術が急速に発展し、さまざまな新しいレーザー複合溶接技術が出現し続けます。 高出力レーザー溶接装置の将来の開発は、局所化、大規模化、インテリジェント化が重要な傾向となります。
