Kas yra pažangios suvirinimo technologijos?
Mokslo ir technologijų plėtra skatino nuolatinę suvirinimo technologijų pažangą, todėl atsirado naujų suvirinimo metodų. Pažangios suvirinimo technologijos – tai pažangūs sujungimo metodai, pranokstantys įprastus (pvz., ekranuotas metalinis lankinis suvirinimas, suvirinimas po fliusu ir įprastas dujinis metalinis lankinis suvirinimas). Šių pažangių suvirinimo metodų atsiradimas ir tyrimai atsirado dėl tarpdisciplininės integracijos. Pažangios suvirinimo technologijos (pvz., didelės energijos pluošto suvirinimas, lazerinis lankinis hibridinis suvirinimas, vakuuminis difuzinis suvirinimas ir kt.)robotinis suvirinimas) buvo taikomi elektronikos, energetikos, automobilių, aviacijos ir kosmoso, branduolinės pramonės ir kituose sektoriuose. Jie atlieka esminį ir nepakeičiamą vaidmenį suvirinant specialias medžiagas ir konstrukcijas, skatinant socialinę ir technologinę pažangą.
Pažangių medžiagų suvirinimas yra glaudžiai susijęs su aukštųjų technologijų plėtra ir atlieka unikalias bei nepakeičiamas funkcijas. Po sparčios XX amžiaus plėtros suvirinimo technologija, kaip svarbi šiuolaikinės pramonės grandis, į XXI amžių įžengė su brandžia sistema, pereidama nuo rankinės gamybos prie mechanizuotos, automatizuotos, informacija pagrįstos ir išmaniosios gamybos. Tai žymi naują suvirinimo mokslo ir inžinerijos erą.
(1) Hibridinis lazerinis lankinis suvirinimas
Didelės energijos spindulių apdorojimo technologija laikoma perspektyviausia XXI amžiaus apdorojimo technologija, manoma, kad ji „atneš revoliucinius pokyčius medžiagų apdorojimo ir gamybos technologijose“, ir šiuo metu yra sparčiausiai auganti bei labiausiai ištirta technikos sritis.
Vystymasissuvirinimo įrangaDidelio masto linkme turi dvi reikšmes: viena yra įrangos galios padidėjimas, kita – įrangos suvirinamų detalių išplėtimas. Dėl didelių vienkartinių investicijų į pažangią suvirinimo įrangą, ypač lazerinio suvirinimo ir elektronų pluošto suvirinimo įrangą, galios didinimas, įsiskverbimo gylio gerinimas ir suvirinimo proceso stabilumas gali santykinai sumažinti suvirinimo sąnaudas, todėl jis tampa priimtinas pramonei. Todėl hibridinio suvirinimo technologija, pagrįsta lazeriais, sulaukė dėmesio. Iš tiesų, lazerinio lanko hibridinis suvirinimas buvo pasiūlytas jau aštuntajame dešimtmetyje, tačiau stabilus pramoninis pritaikymas atsirado tik pastaraisiais metais, daugiausia pasinaudojant lazerinių technologijų ir lanko suvirinimo įrangos plėtra, ypač lazerio galios ir lanko valdymo technologijų tobulinimu. Lazerinio lanko hibridinis suvirinimas daugiausia apima lazerio ir volframo inertinių dujų (TIG) lanko, plazmos lanko ir aktyviojo lanko derinį. Lazerio ir lanko sąveika leidžia įveikti kiekvieno suvirinimo metodo trūkumus, todėl gaunamas geras hibridinis efektas.
Lazerinis-lankinis hibridinis suvirinimas žymiai pagerina suvirinimo efektyvumą, daugiausia dėl dviejų veiksnių: pirma, didelis energijos tankis lemia didesnį suvirinimo greitį ir sumažina ruošinio šilumos nuostolius; antra, dviejų šilumos šaltinių sąveikos superpozicijos efektas. Suvirinant plieną, lazerio plazma stabilizuoja lanką; tuo pačiu metu lankas patenka į išlydyto metalo vonelės skylutę, sumažindamas energijos nuostolius. Lazerio ir TIG derinys gali žymiai padidinti suvirinimo greitį, maždaug dvigubai daugiau nei TIG suvirinimo. Taip pat labai sumažėja volframo elektrodo susidėvėjimas, pailgėja jo tarnavimo laikas; taip pat galima žymiai sumažinti griovelio kampą, o suvirinimo siūlės skerspjūvio plotas yra panašus į lazerinio suvirinimo. Palyginti su lazeriniu vieno lanko hibridiniu suvirinimu, lazerinis-dvigubo lanko hibridinis suvirinimas gali sumažinti suvirinimo šilumos tiekimą 25 % ir padidinti suvirinimo greitį apie 30 %.
Pagrindiniai lazerinio lanko (arba plazminio lanko) hibridinio suvirinimo privalumai yra padidėjęs suvirinimo greitis ir įsiskverbimo gylis. Dėl lanko kaitinimo pakyla metalo temperatūra, sumažėja metalo atspindys lazerio spinduliuose ir padidėja šviesos energijos absorbcija. Šis metodas buvo išbandytas su mažos galios CO₂ lazeriniu suvirinimu, taip pat su 12 kW CO₂ lazeriniu suvirinimu ir 2 kW YAG lazeriais su optinio pluošto perdavimu, padėdamas pamatus robotiniam lazerinio lanko (arba plazminio lanko) hibridiniam suvirinimui. Pastaraisiais metais iš lazerinio lanko hibrido atsiradusi hibridinio suvirinimo technologija pasiekė didelę pažangą, o jos taikymas sudėtinguose komponentuose aviacijos ir kosmoso, kariuomenės ir kituose sektoriuose sulaukia vis daugiau dėmesio. Šiuo metu hibridinio suvirinimo technologija, derinant didelės energijos pluoštus su skirtingais lankais, tapo viena iš populiarumo sričių didelės energijos pluošto suvirinimo srityje.
(2) Trintinio suvirinimo maišant
Trintinis suvirinimas (FSW) yra patentuota suvirinimo technologija, kurią 1990-ųjų pradžioje sukūrė Jungtinės Karalystės Suvirinimo institutas (TWI). Ja galima suvirinti spalvotuosius metalus, kuriuos sunku suvirinti lydomojo suvirinimo metodais.
Trintinio suvirinimo privalumai yra paprastas jungimo procesas, smulkūs grūdeliai suvirintoje jungtyje, geras atsparumas nuovargiui, tempimui ir lenkimui, nereikia suvirinimo vielų ar apsauginių dujų, nėra lanko uždegimo, mažas liekamasis įtempis ir deformacija po suvirinimo. Jis buvo taikomas išsivysčiusių šalių Europoje ir Amerikoje aviacijos ir kosmoso pramonėje, sėkmingai naudojamas suvirinant plonasienius aliuminio lydinio slėginius indus, veikiančius žemoje temperatūroje, užbaigiant tiesias išilginių suvirinimo siūlių ir apskritų suvirinimo siūlių apskritimo suvirinimo siūles. Ši technologija buvo pritaikyta kuriant naujas transporto priemonių konstrukcijas ir taikoma aviacijos ir kosmoso, transporto, automobilių gamybos ir kituose pramonės sektoriuose.
(3) Vakuuminis difuzinis suvirinimas
Nuolatinis pažangių medžiagų atsiradimas kelia naujų iššūkių jungimo technologijoms. Daugelio naujų medžiagų, tokių kaip karščiui atsparūs lydiniai, aukštųjų technologijų keramika, tarpmetaliniai junginiai ir kompozicinės medžiagos, ypač skirtingų medžiagų jungimas, yra sudėtingas naudojant įprastus lydomojo suvirinimo metodus, todėl atsirado kietojo kūno difuzinis suvirinimas ir kitos technologijos. Pavyzdžiui, superplastinio formavimo-difuzinio suvirinimo technologija sėkmingai pritaikyta orlaivių titano lydinių korio konstrukcijose. Keramiką ir metalus galima sujungti difuziniu suvirinimu; pereinamojo skystosios fazės difuzinio suvirinimo technologijos taikymas išsprendė daugelį sudėtingų kietųjų medžiagų jungimo problemų, kurių nebuvo galima išspręsti naudojant...lydymosi suvirinimaspraeityje.
Kietojo kūno jungimą galima suskirstyti į dvi kategorijas. Viena iš jų yra jungimo metodas, kai naudojama žema temperatūra, aukštas slėgis ir trumpas laikas, o tai skatina glaudų ruošinio paviršiaus kontaktą ir oksido plėvelės plyšimą dėl vietinės plastinės deformacijos. Plastinė deformacija yra pagrindinis veiksnys formuojant jungtį. Tokie jungimo metodai apimatrinties suvirinimas, sprogstamuoju suvirinimu, šaltuoju slėgiu suvirinimu ir karštuoju slėgiu suvirinimu, kurie paprastai vadinami slėginiu suvirinimu. Kitas yra difuzinio suvirinimo metodas, kuriame naudojama aukšta temperatūra, žemas slėgis ir santykinai ilgas laikas, paprastai atliekamas apsauginėje atmosferoje arba vakuume. Šis sujungimo metodas sukuria tik minimalią plastinę deformaciją, o tarpinė difuzija yra dominuojantis veiksnys formuojant jungtį. Tokie sujungimo metodai daugiausia apima difuzinį suvirinimą, pavyzdžiui, vakuuminį difuzinį suvirinimą, trumpalaikį skystosios fazės difuzinį suvirinimą, karštojo izostatinio presavimo difuzinį suvirinimą ir superplastinį formavimo-difuzinį suvirinimą.
Be nuolatinio pažangių suvirinimo metodų ir naujų procesų atsiradimo (pateikti tik keli pavyzdžiai), nuolat gerėja įvairių suvirinimo metodų mechanizacijos ir automatizavimo lygis. Elektroninių technologijų, jutimo technologijų, kompiuterių ir valdymo technologijų pažanga labai paskatino suvirinimo disciplinos plėtrą, todėl suvirinimo automatizavimas juda intelektualaus valdymo link. Visų pirma, plataus masto suvirinimo robotų diegimas pralaužė tradicinį griežtą suvirinimo automatizavimo režimą, atvėrė naują lanksčią suvirinimo automatizavimo būdą ir suteikė platesnę erdvę suvirinimo technologijų plėtrai. Suvirinimas tapo nepakeičiamu apdorojimo metodu šiuolaikinėje gamyboje. Be to, tobulėjant mokslui ir technologijoms bei socialinei ir ekonominei plėtrai, pažangiojo suvirinimo / jungimo taikymo sritys ir toliau plėsis.
(4) Automatizuotas ir išmanusis suvirinimas
Mechanizavimas ir automatizavimas yra svarbios priemonės, skirtos pagerinti suvirinimo našumą, užtikrinti gaminių kokybę ir pagerinti darbo sąlygas. Suvirinimo gamybos automatizavimas yra būsima suvirinimo technologijų plėtros kryptis. Suvirinimo gamybos efektyvumo ir kokybės gerinimas turi tam tikrų apribojimų tik iš suvirinimo procesų perspektyvos. Suvirinimo/jungimų metodai, tokie kaip elektronų pluošto suvirinimas, lazerinis suvirinimas ir trinties suvirinimas, kelia griežtus griovelių geometrijos ir surinkimo kokybės reikalavimus. Po automatinio suvirinimo visa suvirinta konstrukcija yra tvarkinga, tiksli ir graži, pakeisdama ankstesnius rankinio valdymo suvirinimo dirbtuvėse reiškinius.
Robotai, kaip vienas iš svarbių šiuolaikinių gamybos technologijų ir besiformuojančios technologijų pramonės raidos simbolių, turėjo didelę įtaką įvairioms aukštųjų technologijų pramonės sritims. Sudėtingi suvirinimo gamybos procesai ir griežti suvirinimo kokybės reikalavimai, kartu su dažnai prastu suvirinimo technologijų lygiu ir darbo sąlygomis, verčia ypatingą dėmesį skirti suvirinimo procesams, kurie gali automatizuoti ir supaprastinti suvirinimo procesą. Šiuo metu suvirinimo technologijose naudojama 30–40 % robotų visame pasaulyje. Iš pradžių suvirinimo robotai daugiausia buvo naudojami automobilių pramonės taškinio suvirinimo gamybos linijose, o pastaraisiais metais jie palaipsniui išplėtė savo veiklą į kitas gamybos sritis.
Pirmasis vystymosi dėmesysišmanusis suvirinimasyra regėjimo sistema. Šiuo metu sukurtos regėjimo sistemos gali leisti robotams automatiškai modifikuoti degiklio judėjimo trajektoriją pagal konkrečias suvirinimo sąlygas, o kai kurios gali laiku koreguoti proceso parametrus pagal griovelio dydį.
Įrašo laikas: 2025 m. rugpjūčio 20 d.
