Ang laser beam welding ug arc welding dugay nang gigamit alang sa industriyal nga produksiyon, ug nagtugot sa halapad nga spectrum sa mga gamit sa natad sa teknolohiya sa pagdugtong sa mga materyales. Ang matag usa niini nga mga proseso adunay piho nga mga lugar sa aplikasyon, sama sa gihulagway sa pisikal nga mga proseso sa pagdala sa enerhiya ngadto sa workpiece ug pinaagi sa mga pag-agos sa enerhiya nga makuha. Ang enerhiya gipasa gikan sa tinubdan sa laser beam ngadto sa materyal alang sa pagproseso pinaagi sa high-energy infrared coherent radiation, gamit ang fiber-optic cable. Ang arc nagpadala sa kainit nga gikinahanglan alang sa pag-welding pinaagi sa usa ka taas nga kuryente nga nagaagos ngadto sa workpiece pinaagi sa usa ka arc column. Ang laser radiation mosangpot sa usa ka pig-ot kaayo nga heat-affected zone nga adunay dako nga ratio sa giladmon sa welding ngadto sa gilapdon sa seam (deep-weld effect). Ang gap-bridging ability sa laser welding process ubos kaayo, tungod sa gamay nga focus diameter niini, apan sa laing bahin kini makaabot sa taas kaayo nga welding speeds. Ang arc welding process adunay mas ubos nga energy density, apan hinungdan sa mas dako nga focal spot sa ibabaw sa workpiece ug gihulagway sa mas hinay nga speed sa pagproseso. Pinaagi sa paghiusa niining duha ka proseso, makab-ot ang mapuslanong mga synergies. Sa katapusan, kini naghimo nga posible nga makab-ot ang parehong mga bentaha sa kalidad ug mga benepisyo sa produksiyon-engineering, ingon man ang gipauswag nga kahusayan sa gasto. Kini nga proseso nagtanyag makapaikag ug ekonomikanhon nga madanihon nga mga aplikasyon, sa industriya sa awto, labi na tungod kay gitugotan ang mas taas nga mga tolerance sa mga weldment, posible ang mas taas nga rate sa pag-join, ug makab-ot ang maayo kaayo nga mekanikal/teknolohikal nga mga parameter.
1. Pasiuna:
Sukad pa sa dekada 1970, nahibal-an na kung giunsa paghiusa ang kahayag sa laser ug ang arko ngadto sa usa ka hiniusa nga proseso sa pagwelding, apan sa dugay nga panahon pagkahuman niini, wala nay dugang nga trabaho sa pag-uswag nga gihimo. Bag-ohay lang, ang mga tigdukiduki mibalik sa ilang atensyon niini nga hilisgutan ug misulay sa paghiusa sa mga bentaha sa arko uban sa laser, sa usa ka hybrid weld process. Samtang sa unang mga adlaw, ang mga tinubdan sa laser kinahanglan pa nga pamatud-an ang ilang kaangayan alang sa paggamit sa industriya, karon kini mga sumbanan nga kagamitan sa teknolohiya sa daghang mga negosyo sa paggama.
Ang kombinasyon sa laser welding uban sa laing proseso sa weld gitawag nga "hybrid welding process". Kini nagpasabot nga ang laser beam ug arc dungan nga molihok sa usa ka welding zone, ug nag-impluwensya ug nagsuporta sa usag usa.
2. Laser:
Ang laser welding dili lang nagkinahanglan og taas nga laser power apan lakip na usab ang taas nga kalidad nga beam aron makuha ang gitinguha nga "deep-weld effect". Ang resulta nga mas taas nga kalidad sa beam mahimong magamit aron makakuha og mas gamay nga focus diameter o mas dako nga focal distance.
Alang sa mga proyekto sa pag-uswag nga kasamtangang gihimo, usa ka lamp-pumped solid-state laser nga adunay laser beam power nga 4 kW ang gigamit. Ang kahayag sa laser gipasa pinaagi sa 600 µm glass fiber.
Ang kahayag sa laser gipasa pinaagi sa usa ka glass fiber, diin ang sinugdanan ug ang katapusan gipabugnaw sa tubig. Ang silaw sa laser gi-project ngadto sa workpiece pinaagi sa usa ka focussing module nga adunay focal distance nga 200 mm.
3. Proseso sa Laser Hybrid:
Para sa pag-welding sa mga metallic workpiece, ang Nd:YAG laser beam gi-focus sa intensity nga labaw sa 106W/cm2. Kung ang laser beam moigo sa nawong sa materyal, kini nga lugar moinit ngadto sa temperatura sa vaporization, ug usa ka vapor cavity ang maporma sa weld metal tungod sa mogawas nga metal vapor. Ang talagsaon nga bahin sa weld seam mao ang taas nga depth-to-width ratio. Ang energy-flow density sa freely burning arc gamay nga labaw sa 104 W/cm2. Gipakita sa Figure 1 ang sukaranang prinsipyo sa hybrid welding. Ang laser beam
Ang gihulagway dinhi nagpakaon og kainit sa weld metal sa ibabaw nga bahin sa tinahian, dugang pa sa kainit gikan sa arko. Dili sama sa sunod-sunod nga pag-configure diin ang duha ka managlahing proseso sa weld molihok nga sunod-sunod, ang hybrid welding mahimong tan-awon isip kombinasyon sa duha ka proseso sa weld nga molihok nga dungan sa usa ug parehas nga sona sa proseso. Depende kung unsang proseso sa arko o laser ang gigamit, ug sa mga parameter sa proseso, ang mga proseso mag-impluwensya sa usag usa sa lainlaing sukod ug sa lainlaing mga paagi [1, 2].
Tungod sa kombinasyon sa proseso sa laser ug sa proseso sa arc, adunay usab pagtaas sa giladmon sa pagsulod sa weld ug sa katulin sa welding (kon itandi sa bisan hain sa mga proseso nga gigamit sa iyang kaugalingon). Ang alisngaw sa metal nga mogawas gikan sa lungag sa alisngaw mobalik sa epekto sa arc plasma. Ang pagsuhop sa Nd:YAG laser radiation sa processing plasma nagpabilin nga gamay ra. Depende sa kung unsang ratio sa duha ka power input ang gipili, ang kinaiya sa kinatibuk-ang proseso mahimong matino sa mas dako o mas gamay nga degree pinaagi sa laser o sa arc [3,4].
Hulagway 1: Representasyon sa eskematiko: LaserHybrid welding
Ang pagsuhop sa radyasyon sa laser dako og impluwensya sa temperatura sa nawong sa workpiece. Sa dili pa magsugod ang proseso sa laser welding, ang inisyal nga reflectance kinahanglan una nga mabuntog, labi na sa mga nawong sa aluminyo. Mahimo kini pinaagi sa pagsugod sa welding gamit ang usa ka espesyal nga programa sa pagsugod. Human maabot ang temperatura sa vaporization, maporma ang lungag sa alisngaw, nga moresulta sa halos tanan nga enerhiya sa radyasyon nga masulod sa workpiece. Busa, ang enerhiya nga gikinahanglan alang niini gitino sa pagsuhop nga nagdepende sa temperatura ug sa gidaghanon sa enerhiya nga nawala.
pinaagi sa pagpaagi ngadto sa nahabilin nga bahin sa workpiece. Sa LaserHybrid welding, ang pag-alisngaw dili lamang mahitabo gikan sa nawong sa workpiece apan gikan usab sa filler wire, nga nagpasabot nga adunay daghang metal nga alisngaw nga magamit, nga sa baylo nagpadali sa pagsulod sa laser radiation. Kini usab makapugong sa paghunong sa proseso [5, 6, 7, 8, 9].
4. Aplikasyon sa awto:
Pinaagi sa paggamit sa space frame technology, posible ang pagkunhod sa gibug-aton nga 43% kon itandi sa steel nga lawas sa sakyanan.
Hulagway 2: Konsepto sa Audi Space frame A2
Ang Audi A2 Space frame gilangkoban sa 30 m nga Laser (mga dilaw nga gilis sa hulagway 2) ug 20m nga MIG weld nga gitas-on. Dugang pa, 1700 ka rivet ang gigamit usab.
Hulagway 3: Pagtandi sa mga profile ug mga teknik sa pagdugtong sa Audi-A2
Ang Figure 4 nagpakita sa usa ka LaserHybrid welded joint sa usa ka ALMg3 cast material nga adunay AlMgSi sheet material. Ang filler wire kay AlSi5 ug ang shielding gas nga gigamit kay Argon. Uban sa nagkataas nga laser power, posible ang mas lawom nga pagsulod. Ang paghiusa sa laser beam sa arc niining paagiha makab-ot ang mas dako nga weld pool kaysa sa laser beam weld process nga mag-inusara. Kini naghimo nga posible ang pag-weld sa mga component nga adunay mas lapad nga mga gintang.
Hulagway 4: Nagsapaw nga lutahan nga adunay gintang nga 0.5 mm
Sa industriya sa awto, daghang aplikasyon sa overlap welding nga walay joint preparation. Sa pagkakaron, ang pinakabag-o nga proseso para niining trabaho sa welding mao ang laser welding process gamit ang cold filler wire, tungod sa init nga pagkabuak sa AA 6xxx alloy. Kung ang joint gi-welding gamit ang filler wire, daghang laser energy ang mawala aron matunaw ang filler wire.
Ang sunod nga hulagway nagrepresentar sa mga kalainan tali sa LaserHybrid ug Laser welding sa usa ka overlap joint nga adunay welding speed nga 2.4m/min. Sa kaso sa laser welding, walay posibilidad nga mapuno ang weld bead, ug ang undercut mahitabo. Usab, gamay ra kaayo ang pagsulod sa base material. Gamay ra kaayo ang gilapdon sa weld bead, busa ubos ang tensile strength nga gilauman. Sa kaso sa LaserHybrid welding,
Dugang nga materyal ang gidala ngadto sa weld pool. Ang undercut mapuno sa alambre gikan sa proseso sa MIG, ug ang usa ka bahin sa enerhiya sa laser karon natipigan. Kini nga natipigan nga enerhiya sa laser magamit aron madugangan ang pagsulod sa base nga materyal ug ang gilapdon sa weld bead mas dako kaysa sa gibag-on sa materyal, nga gikinahanglan gikan sa numerical simulation.
Hulagway 5 Pagtandi tali sa LaserHybrid ug Laser welding nga walay filler wire
Gamit ang pamaagi sa pagwelding sa LaserHybrid, posible nga i-weld ang mga materyales nga Aluminum, steel, ug stainless steel nga hangtod sa 4 mm ang gibag-on. Kung taas ra kaayo ang gibag-on, dili mahimo ang hingpit nga pagsulod. Alang sa pagdugtong sa mga materyales nga giputos og Zinc, mas maayo usab nga gamiton ang proseso sa laser brazing.
Ang dugang nga mga aplikasyon sa mga awto mao ang mga power train, ehe ug mga lawas sa awto, diin ang proseso sa laser hybrid welding mahimong angay.
Ulo sa pagwelding:
Ang welding head kinahanglan adunay gagmay nga geometrical dimensions, aron masiguro ang maayong accessibility sa mga component nga i-welding, labi na sa auto-body field. Dugang pa, kini kinahanglan nga gidisenyo aron tugotan ang usa ka angay nga detachable connection sa robot head ug ang adjustability sa mga process variable sama sa focal distance, ug torch stand-off distances sa tanang Cartesian coordinates. Ang Figure 5 nagpakita sa welding head, samtang ang proseso naglihok. Ang pagsabwag nga mahitabo atol sa proseso sa welding mosangpot sa nagkadaghang hugaw sa protective glass. Ang quartz glass gitabonan sa duha ka kilid og antireflective material ug gituyo aron mapanalipdan ang laser optical system gikan sa kadaot.
Depende sa ang-ang sa kahugaw, ang mga sabwag nga natipon sa bildo mahimong hinungdan sa pagkunhod sa gahum sa laser nga aktuwal nga nakaapekto sa workpiece hangtod sa 90%. Ang mas bug-at nga kahugaw kasagaran mosangpot sa pagkaguba sa protective glass, tungod kay ang ingon ka dako nga proporsyon sa radiant energy masuhop sa bildo mismo, nga hinungdan sa thermal stress sa bildo. Uban sa welding head ug welding equipment, posible nga gamiton kini alang sa LaserHybrid welding, laser welding, MSG welding ug uban pa.Pagpanday sa Laser Hot wire.
Hulagway 6: Ulo sa welding ug proseso
5. Mga Bentaha sa Laser Hybrid welding:
Ang mosunod nga mga bentaha resulta sa paghiusa sa arc ug laser beam: Mga bentaha sa LaserHybrid welding kaysa laser welding:
• mas taas nga kalig-on sa proseso
• mas taas nga pagka-bridgeable
• mas lawom nga pagsulod
• mas ubos nga gasto sa pamuhunan sa kapital
• mas dako nga pagkamaunat-unat
Mga bentaha sa LaserHybrid welding kon itandi sa MIG welding:
• mas taas nga gikusgon sa pagwelding
• mas lawom nga pagsulod sa mas taas nga gikusgon sa pagwelding
• mas ubos nga thermal input
• mas taas nga kusog sa pag-tensile
• mas pig-ot nga mga tinahian sa weld
Hulagway 7: Mga bentaha sa paghiusa sa duha ka proseso
Ang proseso sa arc welding gihulagway sa barato nga tinubdan sa enerhiya, maayong abilidad sa taytayan ug sa pasilidad sa pag-impluwensya sa istruktura pinaagi sa pagdugang og mga filler metal. Sa laing bahin, ang nagpalahi nga mga bahin sa proseso sa laser beam mao ang taas nga giladmon sa welding, taas nga katulin sa welding, ubos nga thermal load ug pig-ot nga weld-seams nga makab-ot niini. Labaw sa usa ka piho nga densidad sa beam, ang laser beam nagpatungha og "deep-weld effect" sa mga metal nga materyales nga makapahimo sa mga sangkap nga adunay mas baga nga gibag-on sa dingding nga ma-welding - basta ang gahum sa laser igo nga taas. Busa, ang Laser Hybrid welding naghimo og mas taas nga katulin sa welding, pagpalig-on sa proseso tungod sa interaksyon tali sa arc ug sa laser beam, dugang nga thermal efficiency ug mas dako nga tolerance sa work piece. Tungod kay ang weld pool mas gamay kaysa sa proseso sa MIG, adunay gamay nga thermal input ug busa usa ka gamay nga heat-affected zone. Kini nagpasabut nga gamay nga weldment.
distorsyon, nga makapakunhod sa gidaghanon sa sunod nga trabaho sa pagtul-id human sa weld nga kinahanglan buhaton.
Kon adunay duha ka managlahing weld pool, ang sunod nga thermal input gikan sa arc nagpasabot nga ang laser beam – ang welded area – ilabi na sa kaso sa steel – gihatagan og post-weld tempering treatment, nga nagsabwag sa mga kantidad sa katig-a nga mas parehas sa tibuok seam. Ang Figure 6 nagsumaryo sa mga bentaha sa combined (ie hybrid) nga proseso.
Karon, atong hisgutan ang mga bentaha sa ekonomiya sa hybrid welding kon itandi sa laser welding, ang mosunod nga mga pahayag mahimong masulti: Ang weld seam gilangkoban sa bahin sa laser weld ug bahin sa MIG weld. Ang hybrid nga proseso naghimo niini nga posible nga makunhuran ang gahum sa laser beam, nga nagpasabot nga ang konsumo sa enerhiya sa laser source mahimong makunhuran pag-ayo, tungod kay ang laser beam apparatus adunay efficiency nga 3% lamang. Sa ato pa: Ang pagkunhod sa 1 kW sa gahum sa laser beam nga makaapekto sa workpiece mosangpot sa pagkunhod sa gibana-bana nga 35 kVA sa kuryente nga gikonsumo gikan sa mga mains sa kuryente.
Ang usa ka laser beam apparatus nagkantidad og mga EUR 0.1 m para sa matag 1 kW sagahum sa laser beamPananglitan, sa usa ka kaso diin ang paggamit sa hybrid nga proseso naghimo nga posible ang paggamit sa 2 kW nga laser beam apparatus imbes nga usa nga adunay 4 kW nga beam power, kini moresulta sa pagdaginot og EUR 0.2 milyon sa mga gasto sa pamuhunan. Bisan pa, kinahanglan hinumdoman dinhi nga alang sa hybrid nga proseso, usa ka MIG machine nga nagkantidad og mga EUR 20,000 ang gikinahanglan.
Tungod sa mas taas nga katulin sa pag-welding, ang oras sa paggama ug ang gasto sa pag-welding mahimong maminusan.
6. Pagpanday gamit ang LaserHotwire:
Laing posibilidad sa paghiusa sa laser beam uban sa filler wire mao ang proseso sa LaserHotwire [10]. Niini nga pamaagi, ang filler wire gipainit pag-usab gamit ang parehas nga tinubdan sa kuryente, nga magamit alang saProseso sa pagwelding gamit ang Laser HybridAng filler wire adunay current load gikan sa 100 A hangtod sa 220 A. Ang wire feed speed nagdepende sa cross section sa brazing bead ug sa brazing speed. Ang brazing nagtanyag, pinaagi sa gidaghanon sa filler metal, og molding material nga mas dali mahuman kay sa susamang weld seams. Pinaagi sa brazing sa mga sheet parts, ang pag-ayo mahimong mas sayon nga himuon kaysa sa welded joints. Usa ka bentaha sa LaserHotwire brazing mao ang maayong resistensya sa corrosion sa brazed zone.
Isip mga filler metal, gigamit ang barato nga mga copper based alloys sama sa SG-CuSi3 ug ang Argon nagsilbing shielding gas.
Hulagway 8: Representasyon sa eskematikoPagpanday sa Laser Hot wire:
Ang sunod nga hulagway nagpakita sa cross section sa usa ka Laser Hot wire brazed material. Ang zinc coated material gi-braze sa gikusgon nga 3 m/min ug ang filler wire adunay current load nga 205 A. Ang heat input ubos kaayo, busa ang ubos nga distortion mao ang resulta sa proseso sa brazing.
7. Sumaryo:
Ang Laser Hybrid welding usa ka bag-ong teknolohiya nga nagtanyag og mga sinerhiya alang sa halapad nga natad sa aplikasyon sa mga industriya sa metalworking, labi na kung dili posible o dili makaya sa pinansyal nga paagi aron makab-ot ang mga tolerance sa component nga gikinahanglan alang sa...pagwelding sa sinag sa laserAng mas lapad nga gilapdon sa aplikasyon ug ang taas nga kapasidad sa hiniusa nga proseso mosangpot sa mas maayong kompetisyon sa mga termino sa pagkunhod sa gasto sa pamuhunan, mas mubo nga oras sa paggama, mas ubos nga gasto sa paggama ug mas taas nga produktibidad.
Ang proseso sa LaserHybrid nagtanyag usab og bag-ong pamaagi sa pagwelding sa aluminum. Bisan pa, ang usa ka lig-on nga proseso nga magamit sa praktis bag-o lang nahimong posible, salamat sa mas taas nga magamit nga output powers sa solid-state lasers. Daghang mga pagtuon ang nagsusi sa mga sukaranan sa mga proseso sa laser-arc-hybrid welding. Sa "hybrid welding process", among gipasabot ang kombinasyon sa laserbeam welding ug ang arc welding process, nga adunay usa ra ka single process zone (plasma ug melt). Ang mga batakang pagtuon sa panukiduki nagpakita nga ang usa ka proseso posible diin - pinaagi sa paghiusa sa duha ka proseso - makab-ot ang mga synergies ug ang mga disbentaha sa matag managlahing proseso mahimong mabayran, nga moresulta sa gipauswag nga mga posibilidad sa pagwelding, weldability ug kasaligan sa welding alang sa daghang lainlaing mga materyales ug konstruksyon. Sa partikular, kini napamatud-an alang sa mga aluminum alloys. Pinaagi sa pagpili sa paborableng mga parameter sa proseso, posible nga mapili nga maimpluwensyahan ang mga kabtangan sa weld sama sa geometry ug structural constitution. Ang proseso sa arc welding nagdugang sa bridgeability pinaagi sa pagdugang og filler metal; kini usab nagtino sa gilapdon sa weld-seam ug sa ingon nagpamenos sa gidaghanon sa pagpangandam sa workpiece nga gikinahanglan. Dugang pa, ang mga interaksyon nga nahitabo tali sa mga proseso mosangpot sa dakong pagtaas sa kahusayan sa proseso. Kini nga proseso sa kombinasyon nanginahanglan usab ug mas gamay nga gasto sa pamuhunan kaysa sa proseso sa laser welding.
Ang proseso sa pagpabra sa Laser Hot wire mahimong gamiton ilabi na alang sa mga materyales nga gisapinan og zinc aron makakuha og maayong resistensya sa kaagnasan.
Oras sa pag-post: Abr-18-2025
