Η Γερμανία ανέπτυξε μια νέα διαδικασία συγκόλλησης υβριδικού τόξου λέιζερ παχύ σύρμα

Το Laser Center Hannover (LZH) εργάζεται για τη βελτίωση της ποιότητας της συγκόλλησης με λέιζερ παχύρρευστων εξαρτημάτων από χάλυβα, και για το σκοπό αυτό, αναπτύσσει ενεργά μια καινοτόμο τεχνολογία συγκόλλησης τόξου υβριδικού λέιζερ με χοντρό σύρμα.
Κατά τη συγκόλληση παχιών πλακών, οι συμβατικές μέθοδοι συγκόλλησης πολλαπλών στρωμάτων φαίνονται αναποτελεσματικές όταν αντιμετωπίζουν μεγάλα κενά που πρέπει να κλείσουν.
Για το λόγο αυτό, η ερευνητική ομάδα του έργου ?koHybrid έχει καταλήξει σε μια επαναστατική λύση: τη χρήση χονδροειδούς σύρματος με διάμετρο 3 mm, με στόχο την επιτάχυνση της διαδικασίας πλήρωσης μειώνοντας τον αριθμό των στρώσεων που θα συγκολληθούν, αύξηση της παραγωγικότητας και της αξιοποίησης των πόρων.
Για να επιτευχθεί αυτό, εισήγαγαν μια πρόσθετη δέσμη λέιζερ που έχει σχεδιαστεί για να επιταχύνει περαιτέρω τη διαδικασία συγκόλλησης και να εξασφαλίσει τη σταθερότητά της. Ως μέρος του έργου "?koHybrid", οι επιστήμονες της LZH εστίασαν στη συγκόλληση λεπτόκοκκων δομικών χάλυβων, οι οποίοι μπορούν να έχουν πάχος έως και 20 χιλιοστά και χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως κατασκευή πλοίων, οχημάτων και αγωγών. .
Για το σκοπό αυτό, σχεδίασαν και κατασκεύασαν μια νέα υβριδική κεφαλή επεξεργασίας που συνδυάζει έξυπνα μια εμπορική πηγή δέσμης λέιζερ 3 kW με μια προηγμένη πηγή ισχύος συγκόλλησης έως 40 kW, προκειμένου να επιτευχθούν βέλτιστα αποτελέσματα συγκόλλησης.
Ο συνεργάτης του έργου ELMA-Tech είναι υπεύθυνος για την παροχή της υψηλής απόδοσης πηγής ισχύος συγκόλλησης, ενώ η F?rster Welding Systems κατασκευάζει το πλήρες υβριδικό σύστημα συγκόλλησης. Παράλληλα, η Wests?chsische Hochschule Zwickau θα αναλάβει τη βασική έρευνα της διαδικασίας συγκόλλησης MSG καθώς και τον αυστηρό έλεγχο και αξιολόγηση των συγκολλημένων αρμών.
Το βασικό πλεονέκτημα της υβριδικής τεχνολογίας συγκόλλησης τόξου λέιζερ είναι ότι συνδυάζει τον υψηλό ρυθμό εναπόθεσης της συγκόλλησης με τόξο μετάλλου με αέριο σύρμα με την υψηλή ταχύτητα και ακρίβεια της συγκόλλησης με δέσμη λέιζερ, πραγματοποιώντας ένα διπλό άλμα στην απόδοση και την ποιότητα της συγκόλλησης. Συγκεκριμένα, η εφαρμογή σύρματος πάχους 3 mm μειώνει σημαντικά τον αριθμό των στρώσεων συγκόλλησης και βελτιώνει την απόδοση εργασίας, ενώ η πρόσθετη δέσμη λέιζερ ενισχύει περαιτέρω τη σταθερότητα της διαδικασίας συγκόλλησης.
Οι λεπτόκοκκοι δομικοί χάλυβες είναι γνωστοί για τις ιδιότητες υψηλής αντοχής τους, επιτρέποντας τη χρήση λεπτότερου υλικού διατηρώντας την ίδια αντοχή, μειώνοντας έτσι το βάρος των εξαρτημάτων.
Ωστόσο, το υλικό είναι εξαιρετικά απαιτητικό στη συγκόλληση και ο έλεγχος του ρυθμού ψύξης είναι ιδιαίτερα κρίσιμος: πολύ αργός οδηγεί σε απώλεια αντοχής και σκληρότητας, ενώ η πολύ γρήγορη μπορεί να προκαλέσει ρωγμές υψηλής σκληρότητας. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες της LZH δεσμεύονται να αυξήσουν δραματικά την ταχύτητα συγκόλλησης και τον ρυθμό εναπόθεσης διατηρώντας παράλληλα τον κατάλληλο χρόνο ψύξης.
Το υποέργο «Ανάπτυξη μιας διαδικασίας υβριδικής συγκόλλησης με δέσμη λέιζερ MIG μεγαλύτερης διαμέτρου καλωδίου» χρηματοδοτήθηκε από το Γερμανικό Ομοσπονδιακό Υπουργείο Οικονομικών Υποθέσεων και Δράσης για το Κλίμα στο πλαίσιο του έργου «Οικονομική συγκόλληση υψηλών επιδόσεων δομικών χάλυβων λεπτόκοκκου χρησιμοποιώντας υβριδική συγκόλληση με λέιζερ MSG μεγαλύτερης διαμέτρου καλωδίου», η οποία έλαβε επιχορήγηση από το Γερμανικό Ομοσπονδιακό Υπουργείο Οικονομικών Υποθέσεων και Δράσης για το Κλίμα. Στο πλαίσιο του έργου «Economic High Performance Welding of Fine Grain Structural Steels with Laser Wire Diameter Laser MSG Hybrid (?koHybrid)», το οποίο αποτελεί μέρος του Κεντρικού Προγράμματος Καινοτομίας για Μικρές και Μεσαίες Επιχειρήσεις (ΜΜΕ), το έργο στοχεύει για την προώθηση της καινοτομίας και της προόδου στην τεχνολογία συγκόλλησης.