მაღალი სიმძლავრის ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების ტექნოლოგიის გამოყენება სხვადასხვა ძირითად სფეროში

01 სქელფირფიტიანი ლაზერული რკალის ჰიბრიდული შედუღება

სქელი ფირფიტის (სისქე ≥ 20 მმ) შედუღება მნიშვნელოვან როლს ასრულებს დიდი აღჭურვილობის წარმოებაში ისეთ მნიშვნელოვან სფეროებში, როგორიცაა აერონავტიკა, ნავიგაცია და გემთმშენებლობა, რკინიგზის ტრანსპორტი და ა.შ. ეს კომპონენტები, როგორც წესი, ხასიათდება დიდი სისქით, შეერთების რთული ფორმებით და რთული მომსახურების გარემოთი. შედუღების ხარისხი პირდაპირ გავლენას ახდენს აღჭურვილობის მუშაობასა და სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე. შედუღების ნელი სიჩქარისა და გაფრქვევის სერიოზული პრობლემების გამო, ტრადიციული გაზის დამცავი შედუღების მეთოდი ისეთი გამოწვევების წინაშე დგას, როგორიცაა შედუღების დაბალი ეფექტურობა, მაღალი ენერგიის მოხმარება და დიდი ნარჩენი დაძაბულობა, რაც ართულებს მუდმივად მზარდი წარმოების მოთხოვნების დაკმაყოფილებას. თუმცა, ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების ტექნოლოგია განსხვავდება ტრადიციული შედუღების ტექნოლოგიისგან. ის წარმატებით აერთიანებს უპირატესობებს.ლაზერული შედუღებადა რკალური შედუღება, და ხასიათდება დიდი შეღწევადობის სიღრმით, სწრაფი შედუღების სიჩქარით, მაღალი ეფექტურობით და შედუღების უკეთესი ხარისხით, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 1-ში. ამიტომ, ამ ტექნოლოგიამ ფართო ყურადღება მიიპყრო და დაიწყო მისი გამოყენება ზოგიერთ ძირითად სფეროში.

სურათი 1. ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების პრინციპი

02. სქელი ფირფიტების ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების კვლევა

ნორვეგიის სამრეწველო ტექნოლოგიების ინსტიტუტმა და შვედეთის ლულეს ტექნოლოგიურმა უნივერსიტეტმა შეისწავლეს კომპოზიტური შედუღებული შეერთებების სტრუქტურული ერთგვაროვნება 15 კვტ სიმძლავრის ქვეშ 45 მმ სისქის მიკროშენადნობის მაღალი სიმტკიცის დაბალი შენადნობის ფოლადისთვის. ოსაკას უნივერსიტეტმა და ეგვიპტის ცენტრალურმა მეტალურგიული კვლევითმა ინსტიტუტმა გამოიყენეს 20 კვტ სიმძლავრის ბოჭკოვანი ლაზერი სქელი ფირფიტების (25 მმ) ერთგამტარიანი ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების პროცესის კვლევის ჩასატარებლად, ქვედა ფენის გამოყენებით ქვედა კეხის პრობლემის გადასაჭრელად. დანიურმა ფორს ტექნოლოგიურმა კომპანიამ გამოიყენა ორი 16 კვტ სიმძლავრის დისკის ლაზერი 32 კვტ სიმძლავრის 40 მმ სისქის ფოლადის ფირფიტების ჰიბრიდული შედუღების კვლევის ჩასატარებლად, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ მაღალი სიმძლავრის ლაზერულ-რკალური შედუღება, სავარაუდოდ, გამოყენებული იქნება ოფშორული ქარის ენერგიის კოშკის ბაზის შედუღებისას, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 2-ში. Harbin Welding Co., Ltd. პირველია ქვეყანაში, რომელმაც დაეუფლა მაღალი სიმძლავრის მყარი ლაზერული-დნობის ელექტროდის რკალური ჰიბრიდული სითბოს წყაროს შედუღების ძირითადი ტექნოლოგიისა და აღჭურვილობის ინტეგრაციის ტექნოლოგიას. ეს არის პირველი შემთხვევა, როდესაც ჩემს ქვეყანაში წარმატებით გამოიყენება მაღალი სიმძლავრის მყარი ლაზერული ორმაგი მავთულის დნობის ელექტროდის რკალური ჰიბრიდული შედუღების ტექნოლოგია და აღჭურვილობა მაღალი დონის აღჭურვილობაში. წარმოება.

სურათი 2. ლაზერის ინსტალაციის განლაგების დიაგრამა

სქელი ფირფიტების ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების ამჟამინდელი კვლევის სტატუსის მიხედვით, როგორც ქვეყნის შიგნით, ასევე მის ფარგლებს გარეთ, ჩანს, რომ ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების მეთოდისა და ვიწრო ღარიანი ღარის კომბინაციით შესაძლებელია სქელი ფირფიტების შედუღება. როდესაც ლაზერის სიმძლავრე 10,000 ვატზე მეტს აღწევს, მაღალი ენერგიის ლაზერის დასხივების ქვეშ, მასალის აორთქლების ქცევა, ლაზერსა და პლაზმას შორის ურთიერთქმედების პროცესი, გამდნარი აუზის ნაკადის სტაბილური მდგომარეობა, სითბოს გადაცემის მექანიზმი და შედუღების მეტალურგიული ქცევა სხვადასხვა ხარისხით იცვლება. სიმძლავრის 10,000 ვატზე მეტამდე ზრდასთან ერთად, სიმძლავრის სიმკვრივის ზრდა გააძლიერებს აორთქლების ხარისხს პატარა ხვრელის მახლობლად, ხოლო უკუცემის ძალა პირდაპირ გავლენას მოახდენს პატარა ხვრელის სტაბილურობასა და გამდნარი აუზის ნაკადზე, რითაც გავლენას ახდენს შედუღების პროცესზე. ცვლილებებს უმნიშვნელო გავლენა აქვთ ლაზერისა და მისი კომპოზიტური შედუღების პროცესების განხორციელებაზე. შედუღების პროცესში ეს დამახასიათებელი მოვლენები პირდაპირ ან ირიბად ასახავს შედუღების პროცესის სტაბილურობას გარკვეულწილად და შეუძლია შედუღების ხარისხის განსაზღვრაც კი. ორი სითბოს წყაროს, ლაზერისა და რკალის, შეერთების ეფექტის წყალობით, ორივე სითბოს წყარო სრულად გამოავლენს საკუთარ მახასიათებლებს და უკეთეს შედუღების ეფექტს აღწევს, ვიდრე ერთლაზერულ შედუღებასა და რკალურ შედუღებას. ლაზერული ავტოგენური შედუღების მეთოდთან შედარებით, ამ შედუღების მეთოდს აქვს ძლიერი ნაპრალის ადაპტირება და დიდი შედუღებადი სისქე. სქელი ფირფიტების ვიწრო ნაპრალის ლაზერული მავთულის შევსების მეთოდთან შედარებით, მას აქვს მავთულის მაღალი დნობის ეფექტურობა და კარგი ღარის შედუღების ეფექტი. გარდა ამისა, ლაზერის რკალთან მიზიდულობა ზრდის რკალის სტაბილურობას, რაც ლაზერულ-რკალურ ჰიბრიდულ შედუღებას ტრადიციულ რკალურ შედუღებასთან შედარებით უფრო სწრაფს ხდის.ლაზერული შემავსებელი მავთულის შედუღება, შედარებით მაღალი შედუღების ეფექტურობით.

03 მაღალი სიმძლავრის ლაზერული რკალის ჰიბრიდული შედუღების გამოყენება

მაღალი სიმძლავრის ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების ტექნოლოგია ფართოდ გამოიყენება გემთმშენებლობის ინდუსტრიაში. გერმანიაში, Meyer Shipyard-მა დაამონტაჟა 12 კვტ სიმძლავრის CO2 ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების საწარმოო ხაზი კორპუსის ბრტყელი ფირფიტებისა და გამაგრების შესადუღებლად, რათა ერთდროულად მოხდეს 20 მეტრი სიგრძის ფილეტური შედუღების ფორმირება და დეფორმაციის ხარისხის 2/3-ით შემცირება. GE-მ შეიმუშავა ბოჭკოვანი ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების სისტემა მაქსიმალური გამომავალი სიმძლავრით 20 კვტ USS Saratoga-ს ავიამზიდის შესადუღებლად, რითაც დაზოგეს 800 ტონა შედუღებული ლითონის მასალა და შეამცირეს სამუშაო საათები 80%-ით, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 3-ში. CSSC 725 იყენებს 20 კვტ სიმძლავრის ბოჭკოვანი ლაზერული მაღალი სიმძლავრის ლაზერულ-რკალურ ჰიბრიდულ შედუღების სისტემას, რომელსაც შეუძლია შედუღების დეფორმაციის 60%-ით შემცირება და შედუღების ეფექტურობის 300%-ით გაზრდა. შანხაის Waigaoqiao Shipyard იყენებს 16 კვტ სიმძლავრის ბოჭკოვანი ლაზერული მაღალი სიმძლავრის ლაზერულ-რკალურ ჰიბრიდულ შედუღების სისტემას. წარმოების ხაზი იყენებს ლაზერული ჰიბრიდული შედუღების + MAG შედუღების ახალ პროცესის ტექნოლოგიას, რათა მიღწეულ იქნას ცალმხრივი ერთგამტარი შედუღება და 4-25 მმ სისქის ფოლადის ფირფიტების ორმხრივი ფორმირება. მაღალი სიმძლავრის ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების ტექნოლოგია ფართოდ გამოიყენება ჯავშანტექნიკაში. მისი შედუღების მახასიათებლებია: დიდი სისქის რთული ლითონის კონსტრუქციების შედუღება, დაბალი ღირებულება და მაღალეფექტური წარმოება.

სურათი 3. ავიამზიდი USS Sara Toga

მაღალი სიმძლავრის ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების ტექნოლოგია თავდაპირველად ზოგიერთ სამრეწველო სფეროში გამოიყენებოდა და ის საშუალო და დიდი კედლის სისქის მქონე დიდი სტრუქტურების ეფექტური წარმოებისთვის მნიშვნელოვან საშუალებად იქცევა. ამჟამად, მაღალი სიმძლავრის ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების მექანიზმზე კვლევები არ ჩატარებულა, რომლებიც შემდგომ გაღრმავებას საჭიროებს, როგორიცაა ფოტოპლაზმასა და რკალს შორის ურთიერთქმედება და რკალსა და გამდნარ აუზს შორის ურთიერთქმედება. მაღალი სიმძლავრის ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების პროცესში ჯერ კიდევ ბევრი გადაუჭრელი პრობლემაა, როგორიცაა ვიწრო პროცესის ფანჯარა, შედუღების სტრუქტურის არათანაბარი მექანიკური თვისებები და შედუღების ხარისხის რთული კონტროლი. სამრეწველო დონის ლაზერების გამომავალი სიმძლავრის თანდათანობით ზრდასთან ერთად, მაღალი სიმძლავრის ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების ტექნოლოგია სწრაფად განვითარდება და ლაზერული ჰიბრიდული შედუღების სხვადასხვა ახალი ტექნოლოგია კვლავ გაჩნდება. ლოკალიზაცია, მასშტაბური და ინტელექტუალიზაცია მომავალში მაღალი სიმძლავრის ლაზერული შედუღების აღჭურვილობის განვითარების მნიშვნელოვანი ტენდენციები იქნება.