3D máy hàn laser robot là một loại phương pháp hàn mới thường được sử dụng hiện nay. 3D Máy hàn laser robot được cấu hình bởi 2 phần: "bàn làm việc hàn" và "cánh tay robot hàn". 3D Robot hàn laser ghép chùm tia laser phát ra vào sợi quang, sau đó sử dụng chùm tia song song để tập trung vào sản phẩm để thực hiện hàn liên tục. Tính liên tục của ánh sáng trong quá trình hàn làm cho hiệu ứng hàn thực tế mạnh hơn, đường hàn tinh tế và đẹp hơn.
3D máy hàn laser robot có thể đạt được hiệu quả thực tế như tốc độ hàn nhanh, biến dạng nhỏ và không có bọt khí. Đồng thời, trong quá trình hàn, 3D robot hàn laser có thể áp dụng hàn laser không tiếp xúc trên các bộ phận không thể tiếp cận của sản phẩm, linh hoạt và thuận tiện hơn trong vận hành và sử dụng; Ngoài ra, máy hàn còn được trang bị CCD hệ thống giám sát thời gian thực của camera, giúp định vị mối hàn tốt hơn. Độ chính xác giúp dễ dàng quan sát sự phân bố năng lượng của điểm hàn trong quá trình hàn, giúp cải thiện đáng kể tính thẩm mỹ của sản phẩm hàn; Đồng thời, 3D Máy hàn laser robot cũng có thể giúp các doanh nghiệp đạt được mục tiêu tự động hóa trong sản xuất, đồng thời có thể xử lý và sản xuất nhiều chùm tia laser cùng một lúc, để đạt được mục tiêu sản xuất hàng loạt sản phẩm.
Hàn máy bay
Việc sử dụng các tấm thân máy bay tích hợp hàn thay cho các tấm thân máy bay tán đinh truyền thống có thể làm giảm đáng kể w8 của các thành phần, giảm chi phí sản xuất và cải thiện hiệu quả sản xuất. Do đó, nó đã trở thành một trong những xu hướng phát triển của công nghệ sản xuất máy bay dân dụng quy mô lớn. Bởi vì hàn chùm tia laser kép có hiệu ứng giảm w8 rõ ràng hơn trên cấu trúc giàn dài của da và đồng thời, nó có khả năng tiếp cận không gian tốt hơn cho các thành phần phức tạp, vì vậy nó đã nhận được sự quan tâm rộng rãi. Hiện nay, các công ty sản xuất hàng không vũ trụ như Airbus đã áp dụng công nghệ sản xuất tấm thân máy bay tích hợp hàn laser trên nhiều mẫu máy bay của họ. Tuy nhiên, công nghệ sản xuất dựa trên hàn cho các tấm thân máy bay tích hợp là một trong những khó khăn trong công nghệ sản xuất máy bay dân dụng đương đại. Hiện nay, công nghệ hàn hợp kim nhôm mới cho các tấm thân máy bay trong thiết kế máy bay chở khách lớn có những đặc điểm riêng về khả năng sản xuất.
Robot hàn laser cho máy bay hàn
Robot được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau do khả năng lặp lại cao, độ tin cậy tốt và khả năng ứng dụng mạnh mẽ. Hiện nay, quy trình sản xuất các sản phẩm hàng không vũ trụ vẫn còn đòi hỏi nhiều lao động, quy trình phức tạp và điều kiện làm việc kém, bổ sung thêm một số lượng lớn đồ gá và sản xuất thủ công. Việc thiếu năng lực sản xuất tự động đã trở thành nút thắt hạn chế việc cải thiện độ tin cậy và năng lực sản xuất của vũ khí và thiết bị. Trong thời đại hàng không vũ trụ phát triển mạnh mẽ, việc ứng dụng robot công nghiệp vào sản xuất tự động của các doanh nghiệp sản xuất hàng không vũ trụ có ý nghĩa to lớn đối với việc chuyển đổi và nâng cấp mô hình sản xuất của doanh nghiệp và cải thiện khả năng sản xuất thiết bị tiên tiến. Hàn là một mắt xích quan trọng trong quy trình sản xuất sản phẩm hàng không vũ trụ chính thức. Vai trò của robot hàn ở đây là vô cùng quan trọng.
Tổng quan về khả năng hàn laser của hợp kim nhôm
Từ khi ra đời lần thứ nhất máy hàn laser vào năm 1960, công nghệ hàn laser đã phát triển nhanh chóng. Vào năm 1965, một máy hàn laser ruby để hàn các thành phần màng dày đã được phát triển. Vào năm 1974, máy gia công laser 1 trục đầu tiên trên thế giới, một máy hàn laser cổng, đã được chế tạo tại Ford Motor Company. Sau đó, Ford Motor Company của Hoa Kỳ đã phát triển một dây chuyền sản xuất hàn laser. Ngày nay, các máy phát laser có thể được sử dụng để hàn đã phát triển từ thế hệ đầu tiên của CO2 laser khí đến laser thể rắn YAG, cũng như laser sợi quang mới nhất. Ưu điểm lớn nhất của hàn laser là năng lượng của nó được tập trung, dẫn đến tỷ lệ khía cạnh lớn của mối hàn và biến dạng hàn nhỏ. Với sự cải tiến liên tục về chất lượng chùm tia laser, hàn laser hiện đã trở thành phương pháp hàn hoàn thiện, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân và xây dựng quốc phòng.
Hợp kim nhôm có mật độ thấp, khả năng chống ăn mòn tốt, khả năng chống mỏi cao, độ bền riêng và độ cứng riêng cao, là vật liệu lý tưởng cho kết cấu máy bay. Trong những năm gần đây, mặc dù các vật liệu mới như hợp kim titan và vật liệu composite đã nhận được sự quan tâm rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, do một loạt các ưu điểm như tài nguyên phong phú, hiệu suất tuyệt vời, dễ gia công và chi phí nhôm thấp, và quá trình xử lý nhiệt mới liên tục của hợp kim nhôm truyền thống Phát triển và sự xuất hiện của các hợp kim nhôm mới (như hợp kim nhôm-lithium), có thể thấy trước rằng ứng dụng hợp kim nhôm trong kết cấu máy bay vẫn sẽ có những ưu điểm không thể thay thế trong một thời gian dài trong tương lai. Do đó, công nghệ hàn hợp kim nhôm đã trở thành một chìa khóa kỹ thuật quan trọng. Việc sử dụng công nghệ hàn laser để kết nối các thành phần hàng không bằng hợp kim nhôm có nhiều ưu điểm như tỷ lệ chiều sâu mối hàn lớn trên chiều rộng, vùng ảnh hưởng nhiệt hàn nhỏ, biến dạng hàn nhỏ và tốc độ hàn cao. Tuy nhiên, hàn laser hợp kim nhôm có một số khó khăn về mặt kỹ thuật.
Mô tả chi tiết về sơ đồ hàn laser cho tấm thân máy bay chở khách cỡ lớn
Trong các thành phần hàn laser của giàn dài của vỏ thân máy bay chở khách lớn, chiều dài của một mối hàn đơn có thể dài hơn 4m. Đồng thời, vì vỏ và giàn dài rất mỏng nên tính ổn định của quá trình hàn có thể được duy trì hiệu quả thông qua sản xuất hàn. Một trong những chìa khóa thành công. Trong giải pháp này, các chùm tia laser kép được hàn đồng thời ở cả hai mặt của mặt trong của vỏ. Để duy trì tính toàn vẹn của lớp vỏ ngoài, quá trình hàn không thể xuyên qua lớp vỏ và cấu trúc hình chữ T không cần phải nhấn mạnh quá nhiều vào tỷ lệ khía cạnh. Chìa khóa là tạo thành mối hàn liên tục, không có khuyết tật, hiệu suất cao. Do đó, cần phải duy trì tính ổn định của các lỗ nhỏ và vũng nóng chảy trong quá trình hàn xuyên sâu bằng laser.
Nó chủ yếu được xem xét từ 2 khía cạnh: Một mặt, theo quan điểm của dụng cụ hàn và đảm bảo thiết bị, cần phải duy trì kẹp chính xác cao và tập trung và định tâm bằng laser, và duy trì tính lặp lại cao trong chuyển động của 3D Máy hàn laser robot để điều khiển đầu hàn. Độ chính xác định vị và độ chính xác định vị quỹ đạo, khi cần thiết, sử dụng hệ thống theo dõi thích hợp; mặt khác, do tính lưu động tốt của hợp kim nhôm lỏng, sức căng bề mặt thấp, độ ổn định kém của hồ nóng chảy, đồng thời, năng lượng ion hóa của nhôm thấp và quá trình hàn nhẹ. Plasma dễ bị quá nhiệt và giãn nở, và nó cũng dẫn đến độ ổn định hàn kém. Do đó, cần tiến hành nghiên cứu theo quan điểm của luyện kim hàn.
1. Hợp kim nhôm có khả năng phản xạ bề mặt ban đầu rất cao đối với chùm tia laser (trên 90% cho CO2 tia laser và gần 80% đối với laser YAG), đòi hỏi công suất laser lớn hơn trước khi hình thành vũng nóng chảy;
2. Do ảnh hưởng của nhiều yếu tố như luyện kim và công nghệ, hàn laser hợp kim nhôm dễ bị rỗ hơn;
3. Hợp kim nhôm là hợp kim eutectic điển hình, dễ bị nứt nóng trong điều kiện đông đặc nhanh khi hàn bằng laser;
4. Khả năng thích ứng khe hở hàn laser nhỏ, độ chính xác lắp ráp mối hàn cao;
5. Hợp kim nhôm có hệ số giãn nở tuyến tính lớn, dễ gây ra biến dạng khi hàn;
6. Độ dẫn nhiệt của hợp kim nhôm lớn, thời gian làm nguội ngắn, phản ứng luyện kim của vũng nóng chảy không đủ, dễ gây ra khuyết tật;
7. Hợp kim nhôm lỏng có tính lưu động tốt, sức căng bề mặt thấp và độ ổn định của vũng nóng chảy kém.
Công nghệ hàn laser là phương pháp hiệu quả nhất để hàn hợp kim nhôm trong sản xuất hàng không vũ trụ
Công nghệ hàn laser vẫn là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để hàn hợp kim nhôm trong lĩnh vực hàng không vũ trụ. Với các thí nghiệm và nghiên cứu liên tục, hàn laser dần cho thấy hiệu suất quy trình tốt và các tính chất cơ học sau khi hàn. So với hàn TIG và hàn MIG truyền thống, hàn laser có các đặc điểm là chất lượng hàn cao, độ chính xác cao và tốc độ nhanh. Hiện nay, đây là một trong những phương pháp phát triển nhanh nhất và được nghiên cứu nhiều nhất. Trong những năm gần đây, nhiều nhà nghiên cứu khoa học quốc tế đã tiến hành rất nhiều nghiên cứu về hàn laser hợp kim nhôm và dần hình thành một công nghệ hàn laser hợp kim nhôm đáng tin cậy hơn.
So với các tấm tường thân máy bay tán đinh truyền thống, các tấm tường thân máy bay hàn laser có hiệu ứng giảm w8 rõ ràng, có thể cải thiện hiệu suất của các bộ phận kết nối và có ưu điểm là giảm chi phí sản xuất và cải thiện hiệu quả sản xuất. Tuy nhiên, các vấn đề tập trung ứng suất và biến dạng do hàn laser gây ra không có trong quá trình tán đinh. Quá trình hàn laser của tấm thân máy bay chở khách lớn là một quá trình hàn phức tạp với kích thước lớn, độ dày nhỏ và nhiều đường hàn, và quá trình biến dạng của nó rất phức tạp.
Hàn tên lửa
Động cơ là trái tim của tên lửa, và điều kiện làm việc khắc nghiệt đặt ra những yêu cầu khắc nghiệt đối với cấu trúc của động cơ tên lửa. Diện tích thân vòi phun cần phải chịu được tác động và độ rung mạnh của luồng khí đuôi lửa, và vận tốc phản lực tốc độ cao vượt quá 4 Mach. Khoảng cách giữa các lớp bên trong và bên ngoài của phần mở rộng vòi phun chỉ là 1mm, là bầu trời băng và lửa kép: nhiên liệu nhiệt độ thấp dưới -100℃ chảy bên trong lớp xen kẽ, và ngọn lửa đuôi siêu thanh trên 3000℃ bên ngoài lớp xen kẽ. Lớp xen kẽ cần chịu được hàng chục thậm chí hàng trăm cú sốc áp suất khí quyển và rung động mạnh do chúng gây ra; một loạt các yêu cầu nghiêm ngặt đặt ra thách thức rất lớn đối với chất lượng hàn động cơ.
Robot hàn laser cho hàn tên lửa
3D Máy hàn laser rô bốt có nhiều ưu điểm như một phương pháp hàn thân động cơ tên lửa và phần mở rộng vòi phun. Phần mở rộng vòi phun động cơ tên lửa truyền thống được chia thành: loại làm mát tái sinh, loại làm mát bức xạ, loại làm mát khí thải, loại không khí lạnh cắt bỏ. Hàn chân không là phương pháp hàn thông thường cho lớp kẹp của vòi phun làm mát tái sinh rãnh phay. Phương pháp này có cường độ hàn trung bình và quy trình vận hành phức tạp. Việc hàn cần được thực hiện trong môi trường chân không. Khó tự động hóa quy trình hàn và yêu cầu trình độ kỹ thuật tương đối cao của người vận hành. Cao, chu kỳ sản xuất dài và chi phí sản xuất cao. Sau khi phân tích và trình diễn, hàn laser là lựa chọn số 1 để hàn cấu trúc lớp kẹp của vòi phun làm mát tái sinh rãnh phay. Nó có nhiều ưu điểm như chu kỳ sản xuất ngắn, mức độ tự động hóa cao và yêu cầu môi trường thấp. Nó có thể rút ngắn đáng kể chu kỳ phát triển vòi phun động cơ tên lửa (có thể nén xuống 10 giờ), giảm chi phí sản xuất vòi phun, do đó giảm hiệu quả chi phí phóng tên lửa.
