Введение

Лазерная гибридная сварка - это тип процесса сварки, который сочетает в себе принципы сварки лазерным луком и дуговой сварки. Сочетание лазерного света и электрической дуги в процессе объединенной сварки существует с 1970-х годов, но только недавно было использовано в промышленных приложениях. Существует три основных типа гибридного процесса сварки в зависимости от используемой дуги: TIG, плазменная дуга или MIG-лазерная сварка. В то время как TIG-усиленная лазерная сварка была первой, которая была исследована, MIG первой вошла в промышленность и широко известна как гибридная лазерная сварка. В то время как в первые дни лазерные источники должны были еще доказать свою пригодность для промышленного использования, сегодня они являются стандартным оборудованием во многих производственных предприятиях. Сочетание лазерной сварки с другим процессом сварки называется "гибридным процессом сварки". Это означает, что лазерный луч и электрическая дуга действуют одновременно в одной зоне сварки, влияя и поддерживая друг друга.

Лазерный

Для получения желаемого "эффекта глубокого сварки" лазерной сварке требуется не только высокая мощность лазера, но и высококачественный луч. Полученное в результате повышение качества луча может быть использовано для получения меньшего диаметра фокуса или большего фокусного расстояния. Для этого процесса используются различные типы лазеров, в частности Nd: YAG, где лазерный свет может передаваться через водяное стекловолокно. Луч проецируется на заготовку путем коллиматизации и фокусировки оптики. Лазерный углекислый газ также может использоваться там, где луч передается через линзы или зеркала.

Лазерно-гибридный процесс

Для сварки металлических объектов лазерный луч фокусируется для получения интенсивности более 1 МВт/см2. Когда лазерный луч попадает на поверхность материала, это место нагревается до температуры испарения, и в сварном металле образуется паровая полость из-за выходящего металлического пара. Это называется ключевой отверстием. Особенностью сварного шва является его высокое соотношение глубины к ширине. Плотность потока энергии свободно горящей дуги составляет чуть более 100 кВт/см2. В отличие от двойного процесса, в котором два отдельных процесса сварки действуют последовательно, гибридную сварку можно рассматривать как комбинацию обоих процессов сварки, действующих одновременно в одной и той же процессной зоне. В зависимости от типа дуги или лазерного процесса, используемого, и в зависимости от параметров процесса, две системы будут влиять друг на друга по-разному. Сочетание лазерного процесса и дугового процесса приводит к увеличению как глубины проникновения сварки, так и скорости сварки (по сравнению с каждым из этих процессов в отдельности). Металлический пар, выходящий из паров, воздействует на плазму дуги. Поглощение лазерного излучения в обрабатывающей плазме остается незначительным. В зависимости от соотношения двух входных мощностей характер общего процесса может определяться в основном либо лазером, либо дугой. Поглощение лазерного излучения существенно зависит от температуры поверхности заготовки. Перед началом процесса лазерной сварки необходимо преодолеть первоначальное отражение, особенно на алюминиевых поверхностях. Этого можно достичь путем предварительного нагрева материала. В гибридном процессе дуга нагревает металл, помогая лазерному лучу соединиться. После достижения температуры испарения образуется паровая полость, и почти вся энергия излучения может быть помещена в заготовку. Энергия, необходимая для этого, определяется температурой, зависящей от поглощения, и количеством энергии, потерянной при прохождении в остальную часть заготовки. При лазерной гибридной сварке с использованием MIG испарение происходит не только с поверхности заготовки, но и с заполнительного провода, так что больше металлического пара доступно для облегчения поглощения лазерного излучения.

Утомление

На протяжении многих лет проводилось много исследований для понимания поведения усталости, особенно для новых методов, таких как лазерная гибридная сварка, но знания по-прежнему ограничены. Лазерная гибридная сварка - это передовая технология сварки, которая создает узкие глубокие сварки и предлагает большую свободу управления геометрией поверхности сварки. Поэтому анализ усталости и прогноз срока службы гибридных сварных соединений приобрели большую важность и являются предметом постоянных исследований.