Шта су напредне технологије заваривања?
Развој науке и технологије довео је до континуираног напретка у технологији заваривања, што је довело до појаве нових метода заваривања. Напредне технологије заваривања односе се на напредне методе спајања које превазилазе конвенционалне (као што су заваривање заштићеним металом, заваривање под потопљеним електродом и конвенционално гасно електролучно заваривање). Појава и истраживање ових напредних метода заваривања резултат су интердисциплинарне интеграције. Напредне технологије заваривања (нпр. заваривање високоенергетским снопом, хибридно заваривање ласерским електродом, вакуумско дифузионо заваривање ироботско заваривање) примењују се у електроници, енергетици, аутомобилској индустрији, ваздухопловству, нуклеарној индустрији и другим секторима. Они играју кључну и незаменљиву улогу у заваривању специјалних материјала и структура, промовишући друштвени и технолошки напредак.
Заваривање напредних материјала је уско повезано са развојем високе технологије и има јединствене и незаменљиве функције. Након брзог развоја у 20. веку, технологија заваривања, као важна карика у модерној индустрији, ушла је у 21. век са зрелим системом, прелазећи са ручне производње на механизовану, аутоматизовану, информационо засновану и интелигентну производњу. Ово означава нову еру у науци и инжењерству заваривања.
(1) Ласерско-лучно хибридно заваривање
Технологија обраде високоенергетским снопом се сматра најперспективнијом технологијом обраде у 21. веку, за коју се верује да „доноси револуционарне промене у технологији обраде и производње материјала“ и тренутно је најбрже растућа и најистраженија техничка област.
Развојопрема за заваривање„Ка великим размерама“ има два значења: једно је повећање снаге опреме, а друго је увећање делова које опрема заварује. Због великих једнократних улагања у напредну опрему за заваривање, посебно опрему за ласерско заваривање и опрему за заваривање електронским снопом, повећање снаге, побољшање дубине продирања и стабилност процеса заваривања могу релативно смањити трошкове заваривања, чинећи га прихватљивим за индустрију. Стога је хибридна технологија заваривања усмерена на ласере привукла пажњу. Заправо, хибридно ласерско-лучно заваривање је предложено још 1970-их, али стабилне индустријске примене појавиле су се тек последњих година, углавном имајући користи од развоја ласерске технологије и опреме за лучно заваривање, посебно побољшања технологије снаге ласера и контроле лука. Хибридно ласерско-лучно заваривање углавном укључује комбинацију ласера са волфрамовим луком у инертном гасу (ТИГ), плазма луком и активним луком. Интеракцијом између ласера и лука могу се превазићи недостаци сваке методе заваривања, што резултира добрим хибридним ефектом.
Ласерско-лучно хибридно заваривање значајно побољшава ефикасност заваривања, углавном на основу два ефекта: прво, висока густина енергије доводи до веће брзине заваривања и смањеног губитка топлоте радног предмета; друго, ефекат суперпозиције интеракције између два извора топлоте. Приликом заваривања челика, ласерска плазма стабилизује лук; истовремено, лук улази у кључаоницу растопљеног базена, смањујући губитак енергије. Комбинација ласера и ТИГ-а може значајно повећати брзину заваривања, око два пута више него код ТИГ заваривања. Трошење волфрамове електроде је такође знатно смањено, чиме се повећава њен век трајања; угао жлеба се такође може значајно смањити, а површина попречног пресека завара је слична оној код ласерског заваривања. У поређењу са једнолучним ласерским хибридним заваривањем, дволучно ласерско хибридно заваривање може смањити унос топлоте заваривања за 25% и повећати брзину заваривања за око 30%.
Главне предности хибридног заваривања ласерским луком (или плазма луком) су побољшана брзина заваривања и дубина продирања. Због загревања лука, температура метала расте, смањујући рефлективност метала према ласеру и повећавајући апсорпцију светлосне енергије. Ова метода је тестирана на CO₂ ласерском заваривању мале снаге, као и на CO₂ ласерском заваривању од 12 kW и YAG ласерима од 2 kW са преносом оптичких влакана, постављајући темеље за роботско хибридно заваривање ласерским луком (или плазма луком). Последњих година, технологија хибридног заваривања настала из хибридног ласерског лука постигла је значајан развој, а њена примена у сложеним компонентама у ваздухопловству, војној индустрији и другим секторима добија све већу пажњу. Тренутно, хибридна технологија заваривања која комбинује високоенергетске снопове са различитим луковима постала је једно од најважнијих подручја заваривања високоенергетским снопом.
(2) Заваривање трењем са мешањем
Заваривање трењем са мешањем (FSW) је патентирана технологија заваривања коју је развио Институт за заваривање (TWI) Уједињеног Краљевства почетком 1990-их. Омогућава заваривање обојених метала које је тешко заварити методама фузионог заваривања.
Заваривање трењем са мешањем има предности као што су једноставан процес спајања, фина зрна у завареном споју, добре перформансе на замор, затезна чврстоћа и чврстоћа на савијање, нема потребе за жицама за заваривање или заштитним гасовима, нема лучног лука и низак заостали напон и деформација након заваривања. Примењује се у ваздухопловној индустрији развијених земаља у Европи и Америци, а успешно се користи и за заваривање танкозидних посуда под притиском од алуминијумских легура које раде на ниским температурама, завршавајући равни сучеони спој уздужних завара и кружни сучеони спој кружних завара. Ова технологија је усвојена у новом структурном дизајну нових возила и примењује се у ваздухопловству, транспорту, аутомобилској индустрији и другим индустријским секторима.
(3) Вакуумско дифузионо заваривање
Континуирана појава напредних материјала поставља нове изазове за технологије спајања. Спајање многих нових материјала, као што су легуре отпорне на топлоту, високотехнолошка керамика, интерметална једињења и композитни материјали, посебно спајање различитих материјала, тешко је постићи конвенционалним методама заваривања топљењем, па су се појавиле дифузионо спајање у чврстом стању и друге технологије. На пример, технологија суперпластичног обликовања и дифузионог заваривања успешно је примењена у саћастим структурама титанијумских легура у авионима. Керамика и метали могу се спојити дифузионим заваривањем; примена технологије заваривања у пролазној течној фази решила је многе тешке проблеме спајања тврдих материјала који нису могли бити решени...заваривање фузијому прошлости.
Спајање у чврстом стању може се поделити у две категорије. Једна је метод спајања са ниском температуром, високим притиском и кратким временом, који подстиче блиски контакт површине радног предмета и пуцање оксидног филма кроз локалну пластичну деформацију. Пластична деформација је доминантан фактор у формирању споја. Такве методе спајања укључујузаваривање трењем, експлозивно заваривање, заваривање хладним притиском и заваривање врућим притиском, које се обично назива заваривање под притиском. Друга је метода дифузионог спајања са високом температуром, ниским притиском и релативно дугим временом, која се генерално изводи у заштитној атмосфери или вакууму. Ова метода спајања производи само минималну пластичну деформацију, а дифузија на површини је доминантан фактор у формирању споја. Такве методе спајања углавном укључују дифузионо заваривање, као што су вакуумско дифузионо заваривање, заваривање у пролазној течној фази, заваривање врућим изостатским пресовањем и суперпластично обликовање-дифузионо заваривање.
Поред континуираног појављивања напредних метода заваривања и нових процеса (горе наведено је само неколико примера), ниво механизације и аутоматизације различитих метода заваривања се стално побољшава. Напредак електронске технологије, технологије сензора, рачунарске и управљачке технологије значајно је унапредио развој дисциплине заваривања, чинећи аутоматизацију заваривања усмереном ка интелигентном управљању. Конкретно, велико увођење робота за заваривање пробило је традиционални крути начин аутоматизације заваривања, отворило нови начин флексибилне аутоматизације у заваривању и обезбедило шири простор за развој технологије заваривања. Заваривање је постало незаменљива метода обраде у савременој производњи. Штавише, са напретком науке и технологије и друштвеним и економским развојем, области примене напредног заваривања/спајања ће се наставити ширити.
(4) Аутоматизовано и интелигентно заваривање
Механизација и аутоматизација су важна средства за побољшање продуктивности заваривања, обезбеђивање квалитета производа и побољшање услова рада. Аутоматизација производње заваривања је будући правац развоја технологије заваривања. Побољшање ефикасности и квалитета производње заваривања има одређена ограничења само са становишта процеса заваривања. Методе заваривања/спајања као што су заваривање електронским снопом, ласерско заваривање и заваривање трењем са мешањем имају строге захтеве у погледу геометрије жлебова и квалитета склапања. Након аутоматског заваривања, цела заварена конструкција је уредна, прецизна и лепа, мењајући заостали феномен ручног рада у радионицама за заваривање у прошлости.
Као један од важних симбола развоја модерне производне технологије и технолошке индустрије у настајању, роботи су имали значајан утицај на различите области високотехнолошких индустрија. Сложеност процеса заваривања и строги захтеви за квалитет заваривања, заједно са често лошим нивоом технологије заваривања и условима рада, чине да се посебна пажња посвети процесима заваривања који могу аутоматизовати и интелигентизовати процес заваривања. Тренутно се 30% до 40% робота широм света користи у технологији заваривања. Роботи за заваривање су у почетку углавном примењивани у производним линијама за тачкасто заваривање у аутомобилској индустрији, а последњих година су се постепено проширили и на друге производне области.
Први фокус развојаинтелигентно заваривањеје систем вида. Тренутно развијени системи вида могу омогућити роботима да аутоматски модификују путању кретања горионика у складу са специфичним условима током заваривања, а неки могу благовремено подесити параметре процеса у складу са величином жлеба.
Време објаве: 20. август 2025.
