La soldadura híbrida làser (LHW), com a procés de soldadura avançat, combina orgànicament un làser d’alta energia amb una font de calor d’arc elèctric (comunament coneguda com soldadura de gas MIG-Metall inert, soldadura de gas MAG-GAS (MAG) activat per metall (MAG) i TIG-Tungsten Gas (TIG) de soldadura). Durant el procés de soldadura, aquestes dues fonts de calor es sinergitzen precisament en les dimensions del temps i de l’espai. El làser d’alta energia, amb la seva densitat d’energia extremadament elevada, fon ràpidament el material base i crea un petit efecte forat, mentre que la font de calor de l’arc omple i amplia la piscina fos mitjançant la seva alta capacitat de penetració. Els dos es complementen per millorar molt la qualitat i l'eficiència de la soldadura, passant per les limitacions dels mètodes tradicionals de soldadura única.
1. Els components bàsics
1) làser
-La làser de fibra: amb alta eficiència, bona qualitat del feix, manteniment fàcil i altres avantatges destacats, àmpliament utilitzat en la soldadura composta amb làser modern. La seva estructura compacta i el mode de transmissió flexible, fàcil d’integrar al sistema de soldadura automatitzat.
-Co₂ làser: amb una llarga història i una potència estable, encara té aplicacions importants en alguns camps industrials específics, com ara soldadura de plaques gruixudes i altres escenaris.
2) Sistemes d'arc
-Mig/MAG: A causa de la velocitat de soldadura ràpida i la taxa de deposició elevada, és especialment adequat per a la soldadura de materials de plaques mitjanes i gruixudes i pot millorar eficaçment l'eficiència de la producció alhora que garanteix la qualitat de la soldadura.
-Tig: amb la seva estabilitat de l’ARC, la precisió del procés de soldadura i les característiques controlables, s’ha convertit en l’elecció preferida en el camp de la soldadura de precisió i s’utilitza habitualment per soldar plaques fines i components amb requisits extremadament elevats per a la qualitat de la soldadura.
3) Mecanisme d’alimentació de filferro
Durant el procés de soldadura, el mecanisme d’alimentació del fil omple el filferro amb precisió i sincronament. Controlant raonablement la velocitat i l’angle d’alimentació de filferro, pot millorar eficaçment la geometria i la qualitat del modelat de la costura de soldadura i assegurar la força i la densitat de la costura de soldadura.
4) Sistema de control
El sistema de control avançat supervisa i ajusta la potència làser, el corrent d’arc, la velocitat de soldadura i altres paràmetres clau en temps real. Amb la tecnologia del sensor i els algoritmes intel·ligents, segons la retroalimentació en temps real en el procés de soldadura, optimitzeu dinàmicament l’efecte sinèrgic de les dues fonts de calor per assegurar l’estabilitat i la consistència del procés de soldadura.
5) Sistema de refrigeració
El sistema de refrigeració refreda contínuament el làser, la pistola de soldadura d’arc i altres components clau per evitar que l’equip es pugui sobreescalfar a causa d’un funcionament d’alta càrrega de llarga durada. El refredament estable garanteix la fiabilitat i la vida útil del rendiment dels equips i és un suport important per mantenir el funcionament estable del sistema de soldadura.
2. Els avantatges únics
1) Alta eficiència i estalvi d'energia
En comparació amb la soldadura d’arc tradicional, la velocitat de soldadura composta làser s’incrementa molt en un 30% - 50%. A la unitat, el temps pot completar més treballs de soldadura, millorant significativament la productivitat. Al mateix temps, la seva utilització d’energia és més elevada, el consum d’energia es redueix significativament, d’acord amb les necessitats de desenvolupament de la fabricació verda industrial moderna.
2) costura de soldadura d'alta qualitat
Gran proporció de profunditat a amplada: pot arribar a un sorprenent 10: 1, que pot adonar-se d'una profunditat de fusió més profunda mantenint una amplada de soldadura més estreta i reduint la zona afectada per la calor del material base.
-La distorsió de calor: el control de la font de calor precís i el procés de soldadura ràpida redueix considerablement el grau de distorsió de calor de l'estructura soldada, que és crucial per a les parts de soldadura amb requisits estrictes de precisió dimensional.
-Les defectes: l'efecte de la font de calor sinèrgica redueix efectivament la generació de defectes com la porositat i les esquerdes de la soldadura i millora la qualitat interna i les propietats mecàniques de la soldadura.
3) Forta adaptabilitat
Una àmplia gamma de materials soldables: cobert d’acer, alumini, titani i altres materials metàl·lics, ja sigui d’acer estructural ordinari o camp aeroespacial de materials d’aliatge de titani de gamma alta, la soldadura composta per làser pot mostrar un bon rendiment de soldadura.
-El tolerància per a la bretxa de muntatge: capaç d’adaptar -se a la bretxa de muntatge de 0. 5 - 1 mm, reduint els requisits de precisió del muntatge de la soldadura i millorant la comoditat de producció i la flexibilitat.
4) Economia
Malgrat l’adquisició del cost relativament elevat d’equips a la primera etapa, a llarg termini, a causa de la seva eficient velocitat de soldadura, una reelaboració mínima i un baix consum d’energia, pot reduir significativament els costos generals de producció, amb avantatges econòmics importants.
3. Aplicacions típiques
1) Fabricació d'automòbils
A la soldadura corporal de Tesla Motors, brilla làser - MIG compost. Realitza la connexió corporal de gran resistència, redueix efectivament el nombre de parts de l'estructura del cos, no només millora la força i la seguretat generals del cos, sinó que també redueix el pes del cotxe mitjançant un disseny lleuger, millora l'eficiència energètica i empeny la indústria de l'automòbil a desenvolupar-se en la direcció de més eficient i més respectuosa amb el medi ambient.
2) Aeroespace
La soldadura de la pell de l’ala d’Airbus A380 adopta la tecnologia de soldadura composta làser. Aquesta tecnologia ha resolt amb èxit el problema de la fàcil deformació de la soldadura d’estructures de paret fina i, tot i que garanteix la força estructural i el rendiment aerodinàmic de l’ala, compleix els requisits estrictes del camp aeroespacial per a una alta precisió i una alta fiabilitat de les parts i proporciona un suport tecnològic clau per al disseny lleuger i d’alt rendiment dels vehicles aeroespacials.
3) Construcció naval de la indústria pesada
Per a la gruixuda placa d’acer de més de 20 mm que s’utilitza habitualment en la construcció naval, la soldadura composta amb làser pot realitzar una penetració de soldadura d’un sol pas, substituint el procés tradicional de soldadura d’arc multi-pas. Aquest canvi redueix considerablement el temps de soldadura, redueix la deformació de la soldadura, millora la productivitat i la qualitat de la soldadura de la construcció naval i millora l’estabilitat general i la fiabilitat de les estructures de vaixells.
4) nova energia
Bateria Power Battery: a la soldadura de la bateria de potència de la soldadura de nous vehicles energètics, la soldadura composta amb làser garanteix el segellat i la seguretat del paquet de bateries en virtut del seu control energètic precís i modelat de soldadura de gran qualitat, impedint efectivament que l’electròlit es filtri i les impureses externes s’introdueixin i s’allarguin la vida útil de la bateria.
-El canalització de centrals nuclears: usada per a la reparació de canonades de centrals nuclears, la tecnologia pot estar en condicions de treball complexes i alts estàndards de seguretat, per aconseguir una reparació fiable de soldadura de canonades, per assegurar el funcionament segur i estable del sistema de canonades de la central nuclear.
4. Tendències de desenvolupament
1) Actualització intel·ligent
Presentació de la tecnologia AI, mitjançant el control en temps real de la forma de la piscina fos, la temperatura, l’estat de flux i altres paràmetres clau, l’ús d’algoritmes intel·ligents per ajustar dinàmicament la potència làser, el corrent d’arc i altres paràmetres de soldadura. Representat pel sistema adaptatiu de la Companyia IPG alemanya, pot adonar -se del control adaptatiu del procés de soldadura, millorar encara més l’estabilitat i la consistència de la qualitat de la soldadura i adaptar -se a les condicions de soldadura complexes i canviants.
2) Avançat material
es compromet a superar les dificultats de soldadura del coure, l’aliatge d’alumini i altres materials molt reflectants. A causa de l’elevada reflectivitat d’aquests materials al làser, els mètodes de soldadura tradicionals són propensos a una baixa utilització d’energia, inestabilitat del procés de soldadura i altres problemes. Mitjançant el desenvolupament de nous processos de soldadura i l’optimització dels mètodes de combinació de fonts de calor, s’espera que aconsegueixi soldadura d’alta qualitat de materials altament reflexius, que promouran fortament el desenvolupament tecnològic de vehicles elèctrics i altres camps.
3) Fabricació verda
Relaciona el gas de blindatge net, com la barreja d’arbres d’heli, etc., per reduir el sutge i el spatter generat durant el procés de soldadura i reduir l’impacte sobre el medi ambient i la salut dels operadors. Al mateix temps, l’optimització posterior dels paràmetres de soldadura, millora l’eficiència energètica cap a la direcció de la fabricació verda i sostenible.
4) Microregulació
Exploreu el nou mètode de soldadura del compost làser i micro-arc ultra ràpid per realitzar soldadura de precisió a nanoescala. Aquesta tecnologia té una àmplia perspectiva d’aplicació en l’àmbit de la fabricació de dispositius mèdics i altres requisits de precisió extremadament alts, per satisfer la demanda de soldadura d’alta qualitat d’estructures de precisió minúscules i promoure el desenvolupament de la tecnologia de fabricació de micro-nano.
5. Comparació de tecnologia
| Indicador | Soldadura composta amb làser | Soldadura làser tradicional | Soldadura d’arc tradicional |
| Velocitat de soldadura | Molt alt (5 - 10 m/min) | High (3 - 6 m/min) | Baix (0. 5 - 2 m/min) |
| Profunditat de la capacitat de fusió | Molt profund (fins a 25mm) | Profund (aproximadament 15 mm) | Poc profund (normalment<10mm) |
| Cost dels equips |
Més gran |
Alt |
Baix |
| Escenari aplicable |
Soldadura de precisió i soldadura de plaques gruixudes, especialment adequada per a camps de fabricació de gamma alta amb requisits d’alta qualitat i eficiència i materials diversos. |
S'utilitza principalment per a la soldadura de plaques primes d'alta precisió, la qualitat de la soldadura i els requisits de precisió de l'ocasió són molt elevats. | Apte per a la soldadura de components estructurals convencionals, requisits de precisió de soldadura més sensibles als costos, relativament baixos de l'escena. |
La soldadura composta per làser en virtut dels avantatges únics de la sinergia multi-energia, s’està convertint cada cop més en una tecnologia bàsica indispensable en el camp de la fabricació de gamma alta. Amb la innovació i el desenvolupament continu de la tecnologia, la seva impressió en 3D a l’espai, l’electrònica flexible i altres àrees emergents també mostren un gran potencial d’aplicació, continuarà promovent la indústria fabril moderna a una direcció més elevada, més eficient i més intel·ligent.
