Einführung in das Hochleistungs-Laserlichtbogen-Hybridschweißen

Laserlichtbogen-Hybridschweißeng ist ein Laserschweißverfahren, das Laserstrahl und Lichtbogen zum Schweißen kombiniert. Durch die Kombination von Laserstrahl und Lichtbogen wird die deutliche Verbesserung der Schweißgeschwindigkeit, Eindringtiefe und Prozessstabilität deutlich. Seit Ende der 1980er Jahre hat die kontinuierliche Weiterentwicklung von Hochleistungslasern die Entwicklung der Laserlichtbogen-Hybridschweißtechnologie vorangetrieben. Themen wie Materialstärke, Materialreflexion und Spaltüberbrückungsfähigkeit stellen für die Schweißtechnik kein Hindernis mehr dar. Es wird erfolgreich beim Schweißen von mitteldicken Materialteilen eingesetzt.

Laserlichtbogen-Hybridschweißtechnologie

Beim Laserlichtbogen-Hybridschweißprozess interagieren Laserstrahl und Lichtbogen in einem gemeinsamen Schmelzbad, um schmale und tiefe Schweißnähte zu erzeugen und so die Produktivität zu verbessern, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1 Schema des Laserlichtbogen-Hybridschweißprozesses

Grundprinzipien des Laserlichtbogen-Hybridschweißens

Das Laserschweißen ist für seine sehr schmale Wärmeeinflusszone bekannt und sein Laserstrahl kann auf einen kleinen Bereich fokussiert werden, um schmale und tiefe Schweißnähte zu erzeugen, wodurch höhere Schweißgeschwindigkeiten erreicht werden können, wodurch der Wärmeeintrag reduziert und das Risiko einer thermischen Verformung verringert wird geschweißte Teile. Da das Laserschweißen jedoch eine schlechte Spaltüberbrückungsfähigkeit aufweist, ist eine hohe Präzision bei der Werkstückmontage und Kantenvorbereitung erforderlich. Das Laserschweißen ist beim Schweißen hochreflektierender Materialien wie Aluminium, Kupfer und Gold sehr schwierig. Im Gegensatz dazu verfügt das Lichtbogenschweißverfahren über eine hervorragende Spaltüberbrückungsfähigkeit, einen hohen elektrischen Wirkungsgrad und kann Materialien mit hohem Reflexionsvermögen effektiv schweißen. Allerdings verlangsamt die geringe Energiedichte beim Lichtbogenschweißen den Schweißprozess, was zu einem großen Wärmeeintrag in den Schweißbereich und zu einer thermischen Verformung der geschweißten Teile führt. Daher gleicht der Einsatz eines Hochleistungslaserstrahls zum Tiefschweißen und die Synergie eines Lichtbogens mit hoher Energieeffizienz die Mängel des Verfahrens aus und ergänzt seine Vorteile, wie in Abbildung 2 dargestellt.

Nachteile des Laserschweißens sind eine schlechte Spaltüberbrückungsfähigkeit und hohe Anforderungen an die Werkstückmontage; Die Nachteile des Lichtbogenschweißens sind die geringe Energiedichte und die geringe Schmelztiefe beim Schweißen dicker Bleche, was zu einem großen Wärmeeintrag im Schweißbereich und zu einer thermischen Verformung der geschweißten Teile führt. Die Kombination der beiden kann sich gegenseitig beeinflussen und unterstützen und die Mängel des Schweißprozesses des anderen ausgleichen, wodurch die Vorteile des Laser-Tiefschmelzens und der Lichtbogenschweißabdeckung voll zur Geltung kommen und die Vorteile einer geringen Wärmezufuhr und einer geringen Schweißverformung erzielt werden. schnelle Schweißgeschwindigkeit und hohe Schweißfestigkeit, wie in Abbildung 3 dargestellt. Der Vergleich der Auswirkungen von Laserschweißen, Lichtbogenschweißen und Laserlichtbogen-Hybridschweißen auf mittlere und dicke Bleche ist in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1 Vergleich der Schweißeffekte von mittleren und dicken Blechen

Abbildung 3 Prozessdiagramm des Laserlichtbogen-Hybridschweißens

Mavenlaser Lichtbogen-Hybrid-Schweißgehäuse

Mavenlaser Lichtbogen-Hybridschweißgeräte bestehen hauptsächlich aus aRoboterarm, ein Laser, ein Kühler, einSchweißkopf, einer Lichtbogenschweißstromquelle usw., wie in Abbildung 4 dargestellt.

Anwendungsgebiete und Entwicklungstrends des Laserlichtbogen-Hybridschweißens

Anwendungsfelder

Mit zunehmender Weiterentwicklung der Hochleistungslasertechnologie wird das Laserlichtbogen-Hybridschweißen in verschiedenen Bereichen weit verbreitet eingesetzt. Es bietet die Vorteile einer hohen Schweißeffizienz, einer hohen Spalttoleranz und einer tiefen Schweißdurchdringung. Es ist die bevorzugte Schweißmethode für mittlere und dicke Bleche. Darüber hinaus handelt es sich um ein Schweißverfahren, das das herkömmliche Schweißen im Bereich der Großgerätefertigung ersetzen kann. Es wird häufig in Industriebereichen wie Maschinenbau, Brücken, Containern, Pipelines, Schiffen, Stahlkonstruktionen und der Schwerindustrie eingesetzt.