3D роботизований лазерний зварювальний апарат це новий тип зварювального методу, який широко використовується в даний час. The 3D робот-лазерний зварювальний апарат складається з 2 частин: «зварювальний верстак» і «зварювальний робот». The 3D лазерний зварювальний робот поєднує випромінюваний лазерний промінь у оптичне волокно, а потім використовує паралельний промінь, щоб сфокусуватися на виробі для безперервного зварювання. Безперервність світла під час зварювання робить фактичний ефект зварювання сильнішим, а зварювальний шов більш витонченим і красивим.
3D роботизований лазерний зварювальний апарат може досягти таких практичних ефектів, як висока швидкість зварювання, невелика деформація та відсутність бульбашок. При цьому в процесі зварювання 3D лазерний зварювальний робот може використовувати безконтактне лазерне зварювання на недоступних частинах продукту, що є більш гнучким і зручним у роботі та використанні; Крім того, зварювальний апарат також оснащений a CCD система моніторингу камери в режимі реального часу, що покращує позиціонування зварювання. Точність дозволяє легко спостерігати за розподілом енергії точки зварювання в процесі зварювання, що значно покращує красу звареного виробу; У той же час, 3D Роботизований лазерний зварювальний апарат також може допомогти підприємствам досягти автоматизації виробництва, а також може обробляти та виробляти кілька лазерних променів одночасно, щоб досягти масового виробництва продукції.
Зварювання літаків
Використання зварних інтегральних панелей фюзеляжу замість традиційних клепаних панелей фюзеляжу може значно зменшити w8 компонентів, зменшити витрати на виробництво та підвищити ефективність виробництва. Таким чином, це стало одним із напрямків розвитку великомасштабної технології виробництва цивільних літаків. Оскільки зварювання подвійним лазерним променем має більш очевидний ефект зменшення w8 на конструкцію довгої ферми, і в той же час, воно має кращу просторову доступність для складних компонентів, тому воно привернуло велику увагу. Зараз аерокосмічні виробничі компанії, такі як Airbus, використовують технологію виробництва цілісної панелі фюзеляжу за допомогою лазерного зварювання на багатьох своїх моделях. Однак технологія виготовлення цілісних панелей фюзеляжу на основі зварювання є однією з труднощів у сучасній технології виробництва цивільних літаків. В даний час нова технологія зварювання алюмінієвих сплавів для панелей фюзеляжу в конструкції великих пасажирських літаків має свої особливості в технологічності.
Лазерний зварювальний робот для зварювання літаків
Роботи використовуються в різних галузях промисловості завдяки їх високій повторюваності, високій надійності та широкому застосуванню. В даний час процес виробництва аерокосмічної продукції все ще є трудомістким, складним за процедурами та поганими умовами праці, доповненим великою кількістю інструментальних пристосувань та ручним виготовленням. Відсутність автоматизованих виробничих потужностей стала вузьким місцем, яке обмежує підвищення надійності та виробничих можливостей озброєння та техніки. В епоху бурхливого розвитку аерокосмічної промисловості застосування промислових роботів для автоматизованого виробництва на аерокосмічних виробничих підприємствах має велике значення для трансформації та модернізації виробничих моделей підприємства та вдосконалення можливостей виробництва передового обладнання. Зварювання є важливою ланкою в офіційному процесі виробництва аерокосмічної продукції. Роль зварювальних роботів тут надзвичайно важлива.
Огляд лазерної зварюваності алюмінієвого сплаву
З народження 1-го лазерна зварювальна машина У 1960 році технологія лазерного зварювання швидко розвивалася. У 1965 році був розроблений рубіновий лазерний зварювальний апарат для зварювання товстоплівок. У 1974 році компанія Ford Motor Company створила перший у світі 1-осьовий лазерний обробний апарат, портальний лазерний зварювальний апарат. Пізніше американська компанія Ford Motor Company розробила виробничу лінію лазерного зварювання. Сьогодні лазерні генератори, які можна використовувати для зварювання, розвинулися з 5-го покоління CO2 газових лазерів до твердотільних лазерів YAG, а також новітніх волоконних лазерів. Найбільша перевага лазерного зварювання полягає в тому, що його енергія концентрується, що призводить до великого співвідношення сторін зварного з’єднання та малої зварювальної деформації. Завдяки постійному вдосконаленню якості лазерного променя лазерне зварювання стало зрілим методом зварювання, який широко використовується в різних галузях національної економіки та будівництва національної оборони.
Алюмінієвий сплав має низьку щільність, хорошу стійкість до корозії, високу стійкість до втоми, високу питому міцність і питому жорсткість і є ідеальним матеріалом для конструкцій літаків. В останні роки, незважаючи на те, що нові матеріали, такі як титанові сплави та композитні матеріали, привернули велику увагу в аерокосмічній промисловості, завдяки ряду переваг, таких як багаті ресурси, чудова продуктивність, легка обробка та низька вартість алюмінію, а також постійні нові термічна обробка традиційних алюмінієвих сплавів. Розвиток і поява нових алюмінієвих сплавів (таких як алюмінієво-літієві сплави), можна передбачити, що застосування алюмінію сплави в конструкціях літаків ще довго матимуть незамінні переваги. Тому технологія зварювання алюмінієвих сплавів стала важливим технічним ключем. Використання технології лазерного зварювання для з’єднання авіаційних компонентів з алюмінієвого сплаву має багато переваг, таких як велике співвідношення глибини зварного шва до ширини, невелика зона термічного впливу зварювання, невелика зварювальна деформація та висока швидкість зварювання. Однак лазерне зварювання алюмінієвого сплаву має деякі технічні труднощі.
Детальний опис схеми лазерного зварювання панелі фюзеляжу великого пасажирського літака
При лазерному зварюванні компонентів довгої ферми обшивки фюзеляжу великого пасажирського літака довжина одного зварного шва може бути більше 4 м. У той же час, оскільки обшивка і довга ферма дуже тонкі, стабільність процесу зварювання може ефективно підтримуватися зварювальним виробництвом. Один із ключів до успіху. У цьому рішенні подвійні лазерні промені одночасно приварюються з обох сторін внутрішньої сторони обшивки. Щоб зберегти цілісність зовнішньої оболонки, процес зварювання не може проникнути через оболонку, і Т-подібна конструкція не потребує занадто сильного підкреслення співвідношення сторін. Головне — створити суцільне, бездефектне, високоефективне зварювальне з’єднання. Тому під час лазерного зварювання глибоким проплавленням необхідно підтримувати стабільність невеликих отворів і розплавленої ванни.
В основному це розглядається з двох аспектів: з одного боку, з точки зору гарантії на зварювальний інструмент та обладнання, необхідно підтримувати високоточне затискання та лазерне фокусування та центрування, а також підтримувати високу повторюваність руху 3D Роботизований лазерний зварювальний апарат для керування зварювальною головкою. Точність позиціонування та точність позиціонування траєкторії, при необхідності використовувати відповідну систему стеження; з іншого боку, через хорошу плинність рідкого алюмінієвого сплаву, низький поверхневий натяг, погану стабільність розплавленої ванни, в той же час енергія іонізації алюмінію низька, а процес зварювання легкий. Плазма схильна до перегріву та розширення, а також призводить до поганої стабільності зварювання. Тому дослідження слід проводити з точки зору металургії зварювання.
1. Алюмінієвий сплав має дуже високу початкову поверхневу відбивну здатність для лазерних променів (над 90% та цінності CO2 лазери і близько до 80% для YAG-лазерів), що вимагає більшої потужності лазера перед утворенням розплавленої ванни;
2. Через вплив багатьох факторів, таких як металургія та технології, лазерне зварювання алюмінієвого сплаву більш схильне до утворення пор;
3. Алюмінієвий сплав є типовим евтектичним сплавом, і він більш схильний до гарячих тріщин в умовах швидкого затвердіння лазерного зварювання;
4. Адаптивність зазору лазерного зварювання невелика, а точність складання зварного шва висока;
5. Алюмінієвий сплав має великий коефіцієнт лінійного розширення, який легко виробляти зварювальну деформацію;
6. Теплопровідність алюмінієвого сплаву велика, час охолодження короткий, а металургійна реакція розплавленої ванни недостатня, що легко спричинити дефекти;
7. Рідкий алюмінієвий сплав має хорошу плинність, низький поверхневий натяг і погану стабільність розплавленої ванни.
Технологія лазерного зварювання є найефективнішим методом зварювання алюмінієвих сплавів в аерокосмічному виробництві
Технологія лазерного зварювання залишається одним з найефективніших методів зварювання алюмінієвих сплавів в аерокосмічній галузі. Завдяки безперервним експериментам і дослідженням, лазерне зварювання поступово показало хорошу продуктивність процесу та механічні властивості після зварювання. У порівнянні з традиційним зварюванням TIG і MIG, лазерне зварювання має характеристики високої якості зварювання, високої точності та швидкості. В даний час це один з найбільш швидко розвиваються і досліджених методів. В останні роки багато міжнародних наукових дослідників провели багато досліджень лазерного зварювання алюмінієвих сплавів і поступово сформували більш надійну технологію лазерного зварювання алюмінієвих сплавів.
У порівнянні з традиційними клепаними стіновими панелями фюзеляжу, стінові панелі фюзеляжу з лазерним зварюванням мають очевидний ефект зменшення w8, можуть покращити продуктивність з’єднувальних частин і мають переваги зниження виробничих витрат і підвищення ефективності виробництва. Однак проблеми концентрації напруги та деформації, викликані лазерним зварюванням, відсутні в процесі клепки. Процес лазерного зварювання панелі фюзеляжу великого пасажирського літака є складним процесом зварювання з великим розміром, малою товщиною та кількома зварними швами, а процес його деформації дуже складний.
Ракетне зварювання
Двигун є серцем ракети, і суворі умови роботи висувають суворі вимоги до конструкції ракетного двигуна. Площа корпусу сопла повинна витримувати удар і сильну вібрацію повітряного потоку хвостового полум'я, а швидкість високошвидкісного струменя перевищує 4 Маха. Відстань між внутрішнім і зовнішнім шарами подовжувальної секції сопла становить лише 1mm, яке є подвійним небом із льоду та вогню: низькотемпературне паливо нижче -100 ℃ тече всередині прошарку, а надзвукове хвостове полум’я перевищує 3000 ℃ поза прошарку. Проміжний шар повинен витримувати десятки навіть сотень ударів атмосферного тиску та викликаних ними сильних вібрацій; серія суворих вимог створює величезну проблему для якості зварювання двигуна.
Лазерний зварювальний робот для ракетного зварювання
3D роботизований лазерний зварювальний апарат має багато переваг як спосіб зварювання корпусу ракетного двигуна та розширення сопла. Традиційна секція розширення сопла ракетного двигуна поділяється на: тип регенеративного охолодження, тип радіаційного охолодження, тип охолодження вихлопу, тип абляції холодним повітрям. Вакуумна пайка — це звичайний метод зварювання для сендвіча регенеративних охолоджуючих форсунок з фрезерними пазами. Цей метод має середню міцність зварювання і складну технологічність. Зварювання необхідно проводити у вакуумі. Процес зварювання складно автоматизувати і вимагає відносно високого технічного рівня операторів. Високий, і виробничий цикл довгий, і вартість виробництва висока. Після аналізу та демонстрації лазерне зварювання є першим вибором для зварювання сендвіч-структури регенеративного охолоджувального сопла фрезерної канавки. Він має багато переваг, таких як короткий виробничий цикл, високий ступінь автоматизації та низькі екологічні вимоги. Це може значно скоротити цикл розробки сопла ракетного двигуна (стисне до 1 годин), знизити вартість виробництва сопла, тим самим ефективно зменшивши вартість запуску ракети.
