Wat zijn geavanceerde lastechnologieën?
De ontwikkeling van wetenschap en technologie heeft geleid tot voortdurende vooruitgang in de lastechnologie, met als gevolg de opkomst van nieuwe lasmethoden. Geavanceerde lastechnologieën verwijzen naar geavanceerde verbindingsmethoden die verder gaan dan conventionele methoden (zoals booglassen met beklede elektroden, onderpoederlassen en conventioneel gasbooglassen). De ontwikkeling en het onderzoek naar deze geavanceerde lasmethoden zijn het resultaat van interdisciplinaire integratie. Voorbeelden van geavanceerde lastechnologieën zijn hoogenergetisch straallassen, laser-booghybride lassen, vacuümdiffusielassen enrobotlassenZe worden toegepast in de elektronica, energie, automobielindustrie, lucht- en ruimtevaart, nucleaire industrie en andere sectoren. Ze spelen een cruciale en onvervangbare rol bij het lassen van speciale materialen en constructies, en bevorderen daarmee de maatschappelijke en technologische vooruitgang.
Het lassen van geavanceerde materialen is nauw verbonden met de ontwikkeling van hightech en heeft unieke en onvervangbare functies. Na een snelle ontwikkeling in de 20e eeuw is de lastechnologie, als belangrijke schakel in de moderne industrie, de 21e eeuw ingegaan met een volwaardig systeem, waarbij de verschuiving van handmatige naar gemechaniseerde, geautomatiseerde, informatiegestuurde en intelligente productie plaatsvindt. Dit markeert een nieuw tijdperk in de laswetenschap en -techniek.
(1) Laser-boog hybride lassen
De technologie voor de verwerking van hoogenergetische stralen wordt beschouwd als de meest veelbelovende verwerkingstechnologie van de 21e eeuw. Men gelooft dat deze technologie "revolutionaire veranderingen teweeg zal brengen in de materiaalverwerking en productietechnologie" en het is momenteel het snelst groeiende en meest onderzochte technische vakgebied.
De ontwikkeling vanlasapparatuurDe term 'grootschalig' heeft twee betekenissen: enerzijds de toename van het vermogen van de apparatuur en anderzijds de vergroting van de te lassen onderdelen. Vanwege de hoge eenmalige investering in geavanceerde lasapparatuur, met name laserlas- en elektronenbundellasapparatuur, kunnen een hoger vermogen, een grotere indringdiepte en een betere stabiliteit van het lasproces de laskosten relatief verlagen, waardoor deze technologie aantrekkelijk wordt voor de industrie. Daarom heeft hybride lastechnologie met lasers als kern de aandacht getrokken. Laser-booghybride lassen werd al in de jaren 70 voorgesteld, maar stabiele industriële toepassingen zijn pas de laatste jaren ontstaan, voornamelijk dankzij de ontwikkeling van lasertechnologie en booglasapparatuur, met name de verbetering van het laservermogen en de boogcontroletechnologie. Laser-booghybride lassen combineert in principe laserlassen met TIG-lassen (wolfraam inert gas), plasmalassen en actief lassen. Door de interactie tussen laser en boog kunnen de tekortkomingen van elke lasmethode worden overwonnen, wat resulteert in een goed hybride effect.
Laser-boog hybride lassen verbetert de lasefficiëntie aanzienlijk, voornamelijk door twee effecten: ten eerste leidt de hoge energiedichtheid tot een hogere lassnelheid en minder warmteverlies van het werkstuk; ten tweede is er het superpositie-effect van de interactie tussen de twee warmtebronnen. Bij het lassen van staal stabiliseert het laserplasma de boog; tegelijkertijd dringt de boog door in de sleutelgaten van het smeltbad, waardoor energieverlies wordt verminderd. De combinatie van laser en TIG kan de lassnelheid aanzienlijk verhogen, tot ongeveer het dubbele van die van TIG-lassen. Ook de slijtage van de wolfraamelektrode wordt sterk verminderd, waardoor de levensduur wordt verlengd; de groefhoek kan aanzienlijk worden verkleind en de lasdoorsnede is vergelijkbaar met die van laserlassen. Vergeleken met laser-enkelboog hybride lassen, kan laser-dubbelboog hybride lassen de warmte-inbreng met 25% verminderen en de lassnelheid met ongeveer 30% verhogen.
De belangrijkste voordelen van hybride laserbooglassen (of plasmabooglassen) zijn een hogere lassnelheid en grotere indringdiepte. Door de verhitting van de boog stijgt de temperatuur van het metaal, waardoor de reflectie van het metaal op de laser afneemt en de absorptie van lichtenergie toeneemt. Deze methode is getest op CO₂-laserlassen met een laag vermogen, maar ook op 12 kW CO₂-laserlassen en 2 kW YAG-lasers met optische vezeltransmissie, waarmee de basis is gelegd voor robotgestuurd hybride laserbooglassen (of plasmabooglassen). De afgelopen jaren heeft de hybride lastechnologie, voortgekomen uit de laserbooghybride, een aanzienlijke ontwikkeling doorgemaakt en de toepassing ervan in complexe componenten in de lucht- en ruimtevaart, defensie en andere sectoren krijgt steeds meer aandacht. Momenteel is hybride lastechnologie, die hoogenergetische stralen combineert met verschillende bogen, een van de belangrijkste trends in het hoogenergetisch lassen.
(2) Wrijvingsroerlassen
Wrijvingsroerlassen (Friction Stir Welding, FSW) is een gepatenteerde lastechnologie die begin jaren negentig is ontwikkeld door het Welding Institute (TWI) in het Verenigd Koninkrijk. Het maakt het mogelijk om non-ferrometalen te lassen die moeilijk te lassen zijn met traditionele smeltlasmethoden.
Wrijvingsroerlassen heeft voordelen zoals een eenvoudig verbindingsproces, fijne korrels in de lasnaad, goede vermoeiings-, trek- en buigprestaties, geen lasdraden of beschermgassen nodig, geen booglicht en lage restspanning en vervorming na het lassen. Het wordt toegepast in de lucht- en ruimtevaartindustrie van ontwikkelde landen in Europa en Amerika en is met succes gebruikt bij het lassen van dunwandige drukvaten van aluminiumlegering die bij lage temperaturen werken, voor het realiseren van rechte stompe lassen in de lengterichting en omtreksstomplassen in de cirkel. Deze technologie wordt toegepast in het structurele ontwerp van nieuwe voertuigen en in de lucht- en ruimtevaart, transport, automobielindustrie en andere industriële sectoren.
(3) Vacuümdiffusielassen
De voortdurende ontwikkeling van geavanceerde materialen stelt nieuwe uitdagingen aan verbindingstechnologieën. Het verbinden van veel nieuwe materialen, zoals hittebestendige legeringen, hightech keramiek, intermetallische verbindingen en composietmaterialen, met name het verbinden van ongelijke materialen, is moeilijk te realiseren met conventionele smeltlasmethoden. Daarom zijn diffusielassen in vaste toestand en andere technologieën in opkomst. Zo is bijvoorbeeld de superplastische vorm-diffusielastechnologie met succes toegepast in honingraatstructuren van titaniumlegeringen voor vliegtuigen. Keramiek en metalen kunnen worden verbonden door middel van diffusielassen; de toepassing van diffusielassen in een vloeibare fase heeft veel lastige verbindingsproblemen van harde materialen opgelost die voorheen niet met conventionele methoden konden worden opgelost.smeltlassenin het verleden.
Verbindingen in vaste toestand kunnen in twee categorieën worden verdeeld. De eerste categorie betreft verbindingsmethoden met lage temperatuur, hoge druk en korte tijd, die nauw contact tussen het werkstukoppervlak en het breken van de oxidefilm bevorderen door lokale plastische vervorming. Plastische vervorming is de dominante factor bij het vormen van de verbinding. Voorbeelden van dergelijke verbindingsmethoden zijn:wrijvingslassenExplosielassen, koudperslassen en heetperslassen, die meestal druklassen worden genoemd. De andere methode is diffusielassen, waarbij hoge temperaturen, lage druk en een relatief lange tijd worden toegepast, doorgaans in een beschermende atmosfeer of vacuüm. Deze verbindingsmethode produceert slechts minimale plastische vervorming en interfacediffusie is de dominante factor bij de vorming van de verbinding. Dergelijke verbindingsmethoden omvatten hoofdzakelijk diffusielassen, zoals vacuümdiffusielassen, transiënte vloeistoffasediffusielassen, heet isostatisch persdiffusielassen en superplastisch vormdiffusielassen.
Naast de voortdurende ontwikkeling van geavanceerde lasmethoden en nieuwe processen (bovenstaande zijn slechts enkele voorbeelden), verbetert ook de mate van mechanisatie en automatisering van diverse lasmethoden voortdurend. De vooruitgang in elektronische technologie, sensortechnologie, computers en besturingstechnologie heeft de ontwikkeling van de lasdiscipline sterk bevorderd, waardoor lasautomatisering zich richting intelligente besturing beweegt. Met name de grootschalige introductie van lasrobots heeft de traditionele, rigide automatiseringsmodus van het lassen doorbroken, een nieuwe, flexibele automatiseringsmodus geopend en een bredere ontwikkelingsruimte voor de lastechnologie gecreëerd. Lassen is een onmisbare bewerkingsmethode geworden in de moderne industrie. Bovendien zullen, met de vooruitgang van wetenschap en technologie en de maatschappelijke en economische ontwikkeling, de toepassingsgebieden van geavanceerd lassen/verbinden zich blijven uitbreiden.
(4) Geautomatiseerd en intelligent lassen
Mechanisatie en automatisering zijn belangrijke middelen om de productiviteit van lasprocessen te verhogen, de productkwaliteit te waarborgen en de arbeidsomstandigheden te verbeteren. De automatisering van lasproductie is de toekomstige ontwikkelingsrichting van de lastechnologie. Het verbeteren van de efficiëntie en kwaliteit van lasproductie kent echter beperkingen, uitsluitend vanuit het perspectief van de lasprocessen zelf. Las- en verbindingsmethoden zoals elektronenbundellassen, laserlassen en wrijvingsroerlassen stellen strenge eisen aan de geometrie van de lasnaad en de kwaliteit van de assemblage. Na automatisch lassen is de gehele lasconstructie netjes, nauwkeurig en fraai, waarmee de achterhaalde praktijk van handmatig werken in laswerkplaatsen uit het verleden wordt doorbroken.
Als een van de belangrijkste symbolen van de ontwikkeling van moderne productietechnologie en een opkomende technologie-industrie, hebben robots een grote impact gehad op diverse gebieden binnen de hightechindustrie. De complexiteit van lasprocessen en de strenge eisen aan de laskwaliteit, in combinatie met het vaak lage niveau van lastechnologie en de slechte arbeidsomstandigheden, zorgen ervoor dat automatisering en intelligentie van lasprocessen bijzondere aandacht krijgen. Momenteel wordt 30% tot 40% van de robots wereldwijd gebruikt in de lastechnologie. Lasrobots werden aanvankelijk vooral toegepast in puntlaslijnen in de auto-industrie, maar de laatste jaren hebben ze hun intrede in andere productiegebieden geleidelijk aan gedaan.
De eerste ontwikkelingsfocus vanintelligent lassenHet gaat hier om het vision-systeem. De huidige vision-systemen stellen robots in staat om de bewegingsbaan van de lastoorts automatisch aan te passen aan specifieke omstandigheden tijdens het lassen, en sommige kunnen zelfs de procesparameters tijdig bijstellen op basis van de groefgrootte.
Geplaatst op: 20 augustus 2025
