Лазерная сварка многослойных судовых панелей

При строительстве корпуса большого пассажирского судна сваривается до 760 км швов. Типичная толщина металлических листов составляет 5-8 мм, и около половины швов лежат в ортогональных плоскостях. Процесс сварки продолжителен по времени и, являясь причиной тепловых деформаций конструкции, приводит к последующим дополнительным работам, объём которых занимает до 30% всего рабочего времени.

Для уменьшения веса корабля при сохранении жёсткости корпуса на некоторых верфях, например «Meyer Werft» в Германии, наряду с применением новых материалов начинают использовать многослойные панели. Последние состоят обычно из двух или более листов, между которыми вварены рёбра жесткости. При этом используется металл меньшей толщины, и в результате вес таких конструкций уменьшается на 40% по сравнению с традиционными, а при статических испытаниях на изгиб они обнаруживают трехкратно большую жесткость по сравнению с обычными конструкциями той же массы. Многослойные панели успешно свариваются лазерным лучом со сквозным проплавлением со стороны больших листов. На верфи «Meyer Werft» данная технология приспосабливается в настоящее время к промышленным условиям и готовится к сертификации.

Преимущества лазерной сварки широко известны:

высокая скорость, достигающая 5 м/мин;
незначительный нагрев, вызывающий заметно меньшие деформации и остаточные напряжения по сравнению с традиционной дуговой сваркой, что делает возможным не только увеличение точности изготовления и уменьшение объема рихтовочных работ, но и создает предпосылки для более широкого использования тонких материалов;
меньшее потребление присадок по сравнению с обычными способами сварки благодаря малой ширине лазерного шва;
высокое качество шва, которое достигается применением автоматических систем постоянного контроля за процессом.
Однако широкому применению лазеросварочной техники мешают трудности, связанные с большими затратами на приобретение оборудования. В то же время в Лазерном центре НИИЭФА в течение 10 лет находятся в опытной эксплуатации технологические лазерные комплексы «Титан» и «Славянка» мощностью излучения 30 и 15 кВт. Один лазер «Славянка» совмещен с портальным манипулятором (зона обработки 6,3х3,2х0,8 м3), позволяет обрабатывать детали весом до 5 т. Ранее на лазерах такого класса совместно с ЦНИИ «Прометей» были разработаны основы лазерной сварки стыковых, тавровых и угловых соединений из различных сталей (в том числе корпусных типа АК) толщиной до 14 мм, а также из меди толщиной до 8 мм.

Таким образом, используя результаты совместных с предприятиями Судпрома работ по созданию лазерных методов сварки металлов, применяемых в отрасли, и имеющиеся в НИИЭФА лазерные установки, сегодня можно без больших капитальных затрат на разработку и изготовление нового лазеросварочного оборудования возобновить отработку лазерных технологий сварки и их адаптацию к конкретным судостроительным задачам, в частности к сварке многослойных панелей. Лазерные установки, подъездные пути и подъёмно-транспортное оборудование Центра позволяют выполнять сварку полномасштабных фрагментов судовых конструкций весом до 5 тонн.

Добавить комментарий