3D robotski laserski varilni stroj je nova vrsta varilne metode, ki se trenutno pogosto uporablja. 3D Robotski laserski varilni aparat je sestavljen iz dveh delov: "varilne delovne mize" in "varilne robotske roke". 3D Laserski varilni robot združuje oddani laserski žarek v optično vlakno in nato z vzporednim žarkom fokusira izdelek za neprekinjeno varjenje. Neprekinjenost svetlobe pri varjenju močneje vpliva na dejanski učinek varjenja, varilni šiv pa je bolj prefinjen in lepši.
3D Robotski laserski varilni stroj lahko doseže praktične učinke, kot so visoka hitrost varjenja, majhne deformacije in brez mehurčkov. Hkrati med varjenjem, 3D Laserski varilni robot lahko brezkontaktno lasersko vari nedostopne dele izdelka, kar je bolj prilagodljivo in priročno pri upravljanju in uporabi; Poleg tega je varilni stroj opremljen tudi z CCD Sistem za spremljanje s kamero v realnem času, ki izboljša pozicioniranje varjenja. Natančnost omogoča enostavno opazovanje porazdelitve energije varilne točke med varjenjem, kar močno izboljša lepoto varjenega izdelka; hkrati pa 3D Robotski laserski varilec lahko podjetjem pomaga tudi pri avtomatizaciji proizvodnje, hkrati pa lahko obdeluje in proizvaja več laserskih žarkov, da doseže množično proizvodnjo izdelkov.
Varjenje letal
Uporaba varjenih integralnih trupnih plošč namesto tradicionalnih kovičenih trupnih plošč lahko močno zmanjša w8 komponent, zmanjša proizvodne stroške in izboljša učinkovitost proizvodnje. Zato je postala eden od razvojnih trendov tehnologije za izdelavo velikih civilnih letal. Ker ima dvojno lasersko varjenje bolj očiten učinek zmanjšanja w8 na konstrukcijo dolge plošče obloge in hkrati omogoča boljšo prostorsko dostopnost za kompleksne komponente, je deležna velike pozornosti. Trenutno so letalska in vesoljska podjetja, kot je Airbus, pri mnogih svojih modelih uvedla tehnologijo lasersko varjenih integralnih trupnih plošč. Vendar pa je tehnologija izdelave integralnih trupnih plošč na osnovi varjenja ena od težav v sodobni tehnologiji proizvodnje civilnih letal. Trenutno ima nova tehnologija varjenja aluminijevih zlitin za trupne plošče pri načrtovanju velikih potniških letal svoje značilnosti glede izdelave.
Laserski varilni robot za varjenje letal
Roboti se zaradi visoke ponovljivosti, dobre zanesljivosti in velike uporabnosti uporabljajo v različnih panogah. Trenutno je proizvodni proces letalskih in vesoljskih izdelkov še vedno delovno intenziven, zapleten po postopkih in slabih delovnih pogojih, kar dopolnjuje veliko število orodij in ročna proizvodnja. Pomanjkanje avtomatiziranih proizvodnih zmogljivosti je postalo ozko grlo, ki omejuje izboljšanje zanesljivosti in proizvodnih zmogljivosti orožja in opreme. V dobi živahnega razvoja letalstva in vesolja je uporaba industrijskih robotov v avtomatizirani proizvodnji v letalskih proizvodnih podjetjih velikega pomena za preoblikovanje in nadgradnjo proizvodnih modelov podjetij ter izboljšanje zmogljivosti proizvodnje napredne opreme. Varjenje je pomemben člen v formalnem procesu proizvodnje letalskih in vesoljskih izdelkov. Vloga varilnih robotov je tukaj izjemno pomembna.
Pregled laserske varljivosti aluminijevih zlitin
Od rojstva 1. laserski varilni stroj Leta 1960 se je tehnologija laserskega varjenja hitro razvila. Leta 1965 je bil razvit stroj za varjenje z rubinskim laserjem za varjenje debeloplastnih komponent. Leta 1974 je podjetje Ford Motor Company izdelalo prvi 1-osni laserski obdelovalni stroj na svetu, portalni laserski varilni stroj. Kasneje je ameriško podjetje Ford Motor Company razvilo proizvodno linijo za lasersko varjenje. Danes so se laserski generatorji, ki se lahko uporabljajo za varjenje, razvili iz prve generacije ... CO2 plinski laserji do YAG trdno-tehnih laserjev, pa tudi najnovejši vlakenski laserji. Največja prednost laserskega varjenja je, da je njegova energija koncentrirana, kar ima za posledico veliko razmerje stranic varjenega spoja in majhno deformacijo varjenja. Z nenehnim izboljševanjem kakovosti laserskega žarka je lasersko varjenje postalo zrela metoda varjenja, ki se pogosto uporablja na različnih področjih nacionalnega gospodarstva in obrambne gradnje.
Aluminijeva zlitina ima nizko gostoto, dobro odpornost proti koroziji, visoko odpornost proti utrujanju, visoko specifično trdnost in specifično togost ter je idealen material za letalske konstrukcije. Čeprav so v zadnjih letih novi materiali, kot so titanove zlitine in kompozitni materiali, deležni velike pozornosti v letalski industriji zaradi vrste prednosti, kot so bogati viri, odlična zmogljivost, enostavna obdelava in nizki stroški aluminija, ter zaradi nenehnega razvoja in nove toplotne obdelave tradicionalnih aluminijevih zlitin je predvidljivo, da bo uporaba aluminijevih zlitin v letalskih konstrukcijah še dolgo časa imela nenadomestljive prednosti. Zato je tehnologija varjenja aluminijevih zlitin postala pomemben tehnični ključ. Uporaba tehnologije laserskega varjenja za povezovanje letalskih komponent iz aluminijevih zlitin ima številne prednosti, kot so veliko razmerje med globino in širino varjenja, majhno območje varjenja, ki ga prizadene toplota, majhna deformacija varjenja in visoka hitrost varjenja. Vendar pa ima lasersko varjenje aluminijevih zlitin nekatere tehnične težave.
Podroben opis sheme laserskega varjenja trupa velikega potniškega letala
Pri lasersko varjenih komponentah dolge nosilne konstrukcije obloge trupa velikega potniškega letala je lahko dolžina posameznega zvara večja od 4 m. Hkrati pa je mogoče zaradi zelo tanke obloge in dolge nosilne konstrukcije učinkovito vzdrževati stabilnost varilnega procesa z varjenjem. Eden od ključev do uspeha je, da se na obeh straneh notranje strani obloge hkrati varita dva laserska žarka. Da bi ohranili celovitost zunanje obloge, varjenje ne more prodreti v oblogo, zato struktura v obliki črke T ne sme preveč poudarjati razmerja stranic. Ključno je, da se ustvari neprekinjen, brezhiben in visokozmogljiv varilni spoj. Zato je treba med laserskim varjenjem z globoko penetracijo ohranjati stabilnost majhnih lukenj in staljene kadi.
Predvsem se obravnava z dveh vidikov: Po eni strani je z vidika garancije varilnega orodja in opreme potrebno vzdrževati visoko natančno vpenjanje ter lasersko fokusiranje in centriranje ter vzdrževati visoko stopnjo ponovitve gibanja. 3D Robotski laserski varilni stroj za krmiljenje varilne glave. Za natančnost pozicioniranja in natančnost pozicioniranja trajektorije se po potrebi uporablja ustrezen sistem sledenja; po drugi strani pa je zaradi dobre tekočnosti tekoče aluminijeve zlitine, nizke površinske napetosti in slabe stabilnosti staljene talilne lokve hkrati ionizacijska energija aluminija nizka in postopek varjenja lahek. Plazma je nagnjena k pregrevanju in raztezanju, kar vodi tudi do slabe stabilnosti varjenja. Zato je treba raziskave izvajati z vidika varilne metalurgije.
1. Aluminijeva zlitina ima zelo visoko začetno površinsko odbojnost za laserske žarke (nad 90% za CO2 laserji in blizu 80% za YAG laserje), ki zahteva večjo lasersko moč, preden se tvori staljena lokva;
2. Zaradi vpliva več dejavnikov, kot sta metalurgija in tehnologija, je lasersko varjenje aluminijevih zlitin bolj nagnjeno k nastanku por;
3. Aluminijeva zlitina je tipična evtektična zlitina in je bolj nagnjena k vročim razpokam pri hitrem strjevanju pri laserskem varjenju;
4. Prilagodljivost laserske varilne reže je majhna, natančnost montaže varjenja pa visoka;
5. Aluminijeva zlitina ima velik koeficient linearnega raztezanja, zaradi česar je varjenje enostavno deformirano;
6. Toplotna prevodnost aluminijeve zlitine je velika, čas hlajenja je kratek, metalurška reakcija staljene lokve pa je nezadostna, kar lahko povzroči napake;
7. Tekoča aluminijeva zlitina ima dobro fluidnost, nizko površinsko napetost in slabo stabilnost staljene talilne mase.
Tehnologija laserskega varjenja je najučinkovitejša metoda za varjenje aluminijevih zlitin v letalski in vesoljski industriji
Tehnologija laserskega varjenja je še vedno ena najučinkovitejših metod za varjenje aluminijevih zlitin v letalski in vesoljski industriji. Z nenehnimi poskusi in raziskavami je lasersko varjenje postopoma pokazalo dobro procesno zmogljivost in mehanske lastnosti po varjenju. V primerjavi s tradicionalnim TIG in MIG varjenjem ima lasersko varjenje značilnosti visoke kakovosti varjenja, visoke natančnosti in visoke hitrosti. Trenutno je ena najhitreje razvijajočih se in najbolj raziskanih metod. V zadnjih letih so številni mednarodni znanstveniki izvedli veliko raziskav o laserskem varjenju aluminijevih zlitin in postopoma oblikovali zanesljivejšo tehnologijo laserskega varjenja aluminijevih zlitin.
V primerjavi s tradicionalnimi kovičenimi stenskimi ploščami trupa imajo lasersko varjene stenske plošče trupa očitne učinke zmanjšanja w8, lahko izboljšajo delovanje povezovalnih delov in imajo prednosti zmanjšanja proizvodnih stroškov in izboljšanja proizvodne učinkovitosti. Vendar pa pri postopku kovičenja ni težav s koncentracijo napetosti in deformacijami, ki jih povzroča lasersko varjenje. Postopek laserskega varjenja trupne plošče velikega potniškega letala je kompleksen postopek varjenja z veliko velikostjo, majhno debelino in več varjenimi šivi, njegov postopek deformacije pa je zelo zapleten.
Raketno varjenje
Motor je srce rakete, težki delovni pogoji pa postavljajo visoke zahteve glede konstrukcije raketnega motorja. Območje telesa šobe mora prenesti udarce in močne vibracije zračnega toka repnega plamena, hitrost curka pri visoki hitrosti pa presega 4 Mach. Razdalja med notranjo in zunanjo plastjo podaljška šobe je le 1mm, ki je dvojno nebo ledu in ognja: nizkotemperaturno gorivo pod -100 ℃ teče znotraj vmesne plasti, nadzvočni repni plameni pa nad 3000 ℃ zunaj vmesne plasti. Vmesna plast mora prenesti na desetine celo na stotine udarcev atmosferskega tlaka in močnih vibracij, ki jih ti povzročajo; vrsta strogih zahtev predstavlja velik izziv za kakovost varjenja motorjev.
Laserski varilni robot za raketno varjenje
3D Robotski laserski varilni stroj ima kot metoda varjenja ohišja raketnega motorja in podaljška šobe številne prednosti. Tradicionalni podaljšek šobe raketnega motorja je razdeljen na: regenerativno hlajenje, sevalno hlajenje, izpušno hlajenje in ablacijo s hladnim zrakom. Vakuumsko spajkanje je konvencionalna metoda varjenja za sendvič strukturo regenerativnih hladilnih šob z rezkalnim utorom. Ta metoda ima povprečno trdnost zvara in zapletene operativne postopke. Varjenje je treba izvajati v vakuumskem okolju. Postopek varjenja je težko avtomatizirati in zahteva relativno visoko tehnično raven operaterjev. Proizvodni cikel je visok, proizvodni cikel pa dolg, proizvodni stroški pa visoki. Po analizi in demonstraciji je lasersko varjenje prva izbira za varjenje sendvič strukture regenerativne hladilne šobe z rezkalnim utorom. Ima številne prednosti, kot so kratek proizvodni cikel, visoka stopnja avtomatizacije in nizke okoljske zahteve. Lahko močno skrajša razvojni cikel šobe raketnega motorja (stisljiv na 1 ur), zmanjša proizvodne stroške šobe in s tem učinkovito zmanjša stroške izstrelitve rakete.
