01 후판 레이저-아크 하이브리드 용접
두꺼운 판(두께 ≥ 20mm) 용접은 항공우주, 항해 및 조선, 철도 운송 등 중요한 분야의 대형 장비 제조에서 핵심적인 역할을 합니다. 이러한 부품은 일반적으로 두꺼운 두께, 복잡한 접합 형태 및 복잡한 서비스가 특징입니다. 환경. 용접 품질은 장비의 성능과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 느린 용접 속도와 심각한 스패터 문제로 인해 전통적인 가스 차폐 용접 방법은 낮은 용접 효율, 높은 에너지 소비 및 큰 잔류 응력과 같은 문제에 직면하여 점점 증가하는 제조 요구 사항을 충족하기 어렵습니다. 그러나 레이저-아크 하이브리드 용접 기술은 기존 용접 기술과 다릅니다. 장점을 성공적으로 결합한 제품입니다.레이저 용접및 아크 용접은 그림 1과 같이 큰 침투 깊이, 빠른 용접 속도, 고효율 및 더 나은 용접 품질의 특성을 가지고 있습니다. 따라서 이 기술은 광범위한 관심을 끌었으며 일부 핵심 분야에 적용되기 시작했습니다.
그림 1 레이저-아크 하이브리드 용접의 원리
02후판 레이저-아크 하이브리드 용접 연구
노르웨이 산업 기술 연구소와 스웨덴 룰레 공과 대학은 45mm 두께의 미세 합금 고강도 저합금강에 대해 15kW 미만 복합 용접 조인트의 구조적 균일성을 연구했습니다. 오사카 대학과 이집트 중앙 금속 연구소는 20kW 파이버 레이저를 사용하여 두꺼운 판(25mm)의 단일 패스 레이저-아크 하이브리드 용접 공정에 대한 연구를 수행했으며, 하단 라이너를 사용하여 하단 험프 문제를 해결했습니다. 덴마크 Force Technology Company는 16kW 디스크 레이저 2대를 직렬로 사용하여 32kW에서 40mm 두께의 강판을 하이브리드 용접하는 연구를 수행했습니다. 이는 고출력 레이저 아크 용접이 해상 풍력 타워 베이스 용접에 사용될 것으로 예상됨을 나타냅니다. 하얼빈용접(주)는 국내 최초로 고출력 고체 레이저 용융 전극 아크 하이브리드 열원 용접의 핵심 기술과 장비 통합 기술을 보유하고 있습니다. 고출력 고체 레이저-이중 와이어 용융 전극 아크 하이브리드 용접 기술 및 장비를 국내 고급 장비에 성공적으로 적용한 것은 이번이 처음입니다. 조작.
그림 2. 레이저 설치 레이아웃 다이어그램
국내외 후판 레이저-아크 하이브리드 용접 연구현황에 따르면, 레이저-아크 하이브리드 용접공법과 좁은 간격의 홈을 결합하면 후판 용접이 가능함을 알 수 있다. 레이저 출력이 10,000와트 이상으로 증가하면 고에너지 레이저 조사 시 재료의 기화 거동, 레이저와 플라즈마 사이의 상호 작용 과정, 용융 풀 흐름의 안정 상태, 열 전달 메커니즘 및 용접의 금속학적 거동 변화는 다양한 정도로 발생합니다. 전력이 10,000와트 이상으로 증가하면 전력 밀도의 증가로 인해 작은 구멍 근처 영역의 기화 정도가 심화되고 반동력은 작은 구멍의 안정성과 용융 풀의 흐름에 직접적인 영향을 미치며, 따라서 용접 공정에 영향을 미칩니다. 이러한 변경 사항은 레이저 및 복합 용접 공정의 구현에 무시할 수 없는 영향을 미칩니다. 용접 공정의 이러한 특징적인 현상은 용접 공정의 안정성을 어느 정도 직간접적으로 반영하며 용접 품질을 결정할 수도 있습니다. 레이저와 아크의 두 열원의 결합 효과로 인해 두 열원이 고유한 특성을 최대한 발휘할 수 있으며 단일 레이저 용접 및 아크 용접보다 더 나은 용접 효과를 얻을 수 있습니다. 레이저 자기 용접 방법과 비교하여 이 용접 방법은 간격 적응성이 강하고 용접 가능 두께가 크다는 장점이 있습니다. 두꺼운 판의 좁은 간격 레이저 와이어 충진 용접 방법과 비교하여 와이어 용융 효율이 높고 홈 융합 효과가 좋은 장점이 있습니다. . 또한, 레이저를 아크에 끌어당겨 아크의 안정성을 높여 기존 아크 용접보다 레이저-아크 하이브리드 용접이 더 빠르고,레이저 필러 와이어 용접, 용접 효율이 상대적으로 높습니다.
03 고출력 레이저-아크 하이브리드 용접 적용
고출력 레이저-아크 하이브리드 용접 기술은 조선 산업에서 널리 사용됩니다. 독일 마이어 조선소는 선체 평판 및 보강재 용접을 위한 12kW CO2 레이저-아크 하이브리드 용접 생산 라인을 구축하여 20m 길이의 필렛 용접을 한 번에 형성하고 변형 정도를 2/3로 줄였습니다. GE는 USS Saratoga 항공모함 용접을 위해 최대 출력 20kW의 파이버 레이저-아크 하이브리드 용접 시스템을 개발하여 그림 3과 같이 800톤의 용접 금속을 절약하고 노동 시간을 80% 줄였습니다. CSSC 725는 20kW 파이버 레이저 고출력 레이저-아크 하이브리드 용접 시스템으로 용접 변형을 60% 줄이고 용접 효율을 300% 높일 수 있습니다. Shanghai Waigaoqiao Shipyard는 16kW 광섬유 레이저 고출력 레이저-아크 하이브리드 용접 시스템을 사용합니다. 생산 라인은 레이저 하이브리드 용접 + MAG 용접이라는 새로운 공정 기술을 채택하여 단면 단일 패스 용접과 4~25mm 두께 강판의 양면 성형을 달성합니다. 고출력 레이저-아크 하이브리드 용접 기술은 장갑차에 널리 사용됩니다. 용접 특성은 두께가 크고 복잡한 금속 구조물의 용접, 저비용, 고효율 제조입니다.
그림 3. USS Sara Toga 항공모함
고출력 레이저-아크 하이브리드 용접 기술은 초기에 일부 산업 분야에 적용되었으며 중간 및 큰 벽 두께를 갖는 대형 구조물을 효율적으로 제조하는 데 중요한 수단이 될 것입니다. 현재 포토플라즈마와 아크의 상호작용, 아크와 용융풀의 상호작용 등 고출력 레이저-아크 하이브리드 용접 메커니즘에 대한 연구가 부족하다. 고출력 레이저-아크 하이브리드 용접 공정에는 좁은 공정 범위, 용접 구조의 불균일한 기계적 특성, 복잡한 용접 품질 관리 등 아직 해결되지 않은 문제가 많이 있습니다. 산업용 등급 레이저의 출력이 점차 증가함에 따라 고출력 레이저-아크 하이브리드 용접 기술이 빠르게 발전할 것이며 다양한 새로운 레이저 하이브리드 용접 기술이 계속해서 등장할 것입니다. 국산화, 대규모화, 지능화는 향후 고출력 레이저 용접 장비 개발에 있어서 중요한 추세가 될 것입니다.
게시 시간: 2024년 4월 24일
