Интернет журныл о промышленности в Украине

Технологія лазерного зварювання

  1. Застосування лазерного зварювання
  2. Сварка сталей
  3. Таблиця 6.1. Характерні режими безперервної лазерного зварювання сталей
  4. Сварка алюмінієвих і магнієвих сплавів
  5. Таблиця 6.2. Оптимальні режими зварювання алюмінієвих сплавів випромінюванням СО2-лазера
  6. Таблиця 6.3. Механічні властивості основного металу (чисельник) і зварних з'єднань (знаменник)...
  7. Таблиця 6.4. Режими лазерного зварювання магнієвих сплавів безперервним випромінюванням СО2
  8. Таблиця 6.5. Режими лазерного зварювання титанових сплавів
  9. Таблиця 6.6. Механічні властивості зварних стикових з'єднань з титанового сплаву ПТЗВ, отриманих...

Рекомендуємо придбати:

Установки для автоматичного зварювання поздовжніх швів обичайок - в наявності на складі!
Висока продуктивність, зручність, простота в управлінні і надійність в експлуатації.

Зварювальні екрани і захисні шторки - в наявності на складі!
Захист від випромінювання при зварюванні і різанні. Великий вибір.
Доставка по всій Росії!

Застосування лазерного зварювання

Відпрацьовано технологію лазерного зварювання малих і середніх (5-10 мм) товщини. Однак широке застосування лазерного зварювання в ряді випадків стримується міркуваннями економічного характеру. Вартість технологічних лазерів поки ще досить висока, що вимагає ретельного аналізу можливостей застосування лазерного зварювання. Перспектива для лазерного зварювання з'являється тоді, коли застосування традиційних способів зварювання пов'язане з труднощами.

Лазерну зварювання слід рекомендувати при необхідності отримання прецизійної конструкції, форма і розміри якої практично не повинні змінюватися в результаті зварювання; можливість значного спрощення технології виготовлення зварних конструкцій за рахунок виконання зварювання у вигляді заключного процесу без подальших операцій правки або механічної обробки для досягнення необхідної точності; необхідності суттєвого збільшення продуктивності, так як процес лазерного зварювання може здійснюватися на швидкостях 100-200 м / год і більше, що в кілька разів перевищує швидкість найбільш поширеного традиційного способу дугового зварювання; виробництві великогабаритних конструкцій малої жорсткості з важкодоступними швами. При цьому на відміну від електронно-променевого зварювання не потрібні вакуумні камери; з'єднанні важкозварювальних матеріалів, в тому числі різнорідних.

Лазерне випромінювання рекомендується до використання для виготовлення конструкцій з урахуванням технологічних особливостей лазерного зварювання основних конструкційних матеріалів.

Сварка сталей

Якість і надійність зварних з'єднань, виконуваних лазерним променем, в значній мірі визначаються точністю складання елементів під зварювання. Необхідна точність складання досягається підготовкою крайок, що зварюються на металорізальних верстатах (струганням, фрезеруванням, гострінням).

Поверхня металу в зоні зварювання слід очищати від окалини, іржі, інших забруднень, а також від вологи. Зазначені забруднення і волога створюють умови для утворення пористості, оксидних включень, а в деяких випадках і холодних тріщин в металі шва і зоні термічного впливу за рахунок насичення воднем.

Зачищати зварюються поверхні слід щітками з нержавіючої сталі на ділянці не менше 10-15 мм як вище, так і нижче зварювальних кромок. Зачищаються також торцеві поверхні, що прилягають до зварювальних дільниць. Після зачистки місце зварювання рекомендується знежирити.

Збірка під зварювання повинна забезпечувати можливість ретельної підгонки крайок по всій довжині шва з мінімальним зазором і перекосом крайок. При товщині зварюваного матеріалу> 1,0 мм зазор не повинен перевищувати 5-7% товщини (не більше 0,2-0,3 мм). Зсув однієї кромки щодо іншої по висоті не повинна перевищувати 20-25% від товщини зварювальних деталей (не більше 0,5 мм).

При складанні під зварювання не рекомендуються прихватки. У разі необхідності прихватки слід виконувати променем лазера.

Бажаний з'єднання - стикове. Нахлесточного і замкові з'єднання вуглецевих сталей не рекомендуються через високу чутливості до концентраторів напружень.

Захищати поверхні шва від окислення слід гелієм або сумішшю гелію з аргоном в співвідношенні 2: 1, а також аргону з вуглекислим газом при співвідношенні 3: 1, що подаються через спеціальне сопло. Корінь шва із зворотного боку рекомендується захищати аргоном. У деяких випадках при зварюванні низьковуглецевих сталей допускається відсутність захисту шва.

Характерні режими безперервної лазерного зварювання деяких сталей забезпечують поєднання якісного формування шва, високою технологічною міцності і високих механічних властивостей зварного з'єднання (табл. 6.1).

Таблиця 6.1. Характерні режими безперервної лазерного зварювання сталей


Як випливає з табл. 6.1, оптимальні режими зварювання сталей забезпечуються порівняно високими (80-120 м / ч) швидкостями зварювання. При цьому потужність лазерного випромінювання може бути орієнтовно підібрана з умови 1 кВт на 1 мм товщини деталі, що зварюється.

Представлені в табл. 6.1 режими дані для стикових зварних з'єднань, але в першому наближенні їх можна використовувати і для кутових, таврових, прорізних і інших видів з'єднань.

Сварка алюмінієвих і магнієвих сплавів

Сварка алюмінієвих і магнієвих сплавів характеризується рядом особливостей, пов'язаних з взаємодією розплавленого металу з газами навколишнього середовища, випаровуванням легуючих елементів, освітою оксидної плівки на поверхні панни, що утрудняє якісне проведення зварювального процесу. Основні труднощі зварювання алюмінію і його сплавів в більшості своїй усуваються застосуванням концентрованих джерел енергії, до яких належать лазерний і електронний промінь.

Під лазерну зварювання сполучаються поверхні готують також ретельно, як і під дугову , Включаючи механічну обробку, травлення з наступним висвітленням, промивку в гарячій воді і зачистку шабером безпосередньо перед зварюванням.

Лазерну зварювання здійснюють в середовищі захисних газів. Зазвичай рекомендується використовувати гелій для захисту верхньої частини зварювальної ванни, а для кореневої частини шва може бути використаний аргон. Витрата гелію повинен бути не менше 7-8 л / хв, а аргону 5-6 л / хв.

Таблиця 6.2. Оптимальні режими зварювання алюмінієвих сплавів випромінюванням СО2-лазера


При лазерної зварюванні алюмінієвих, сплавів (табл. 6.2) спостерігається характерна особливість розплавлення металу лише при певному рівні потужності і щільності потужності. Наприклад, для сплаву АМг6 порогова потужність випромінювання СО2 становить 2-2,2 кВт. При цьому відразу досягається глибинапроплавлення 1,5-2,0 мм, а при менших значеннях потужності проплавление повністю відсутня. Ця обставина пов'язана з високим коефіцієнтом відображення алюмінієвої поверхнею і подальшим різким зниженням відображення після початку плавлення.

Міцність зварних з'єднань товщиною 2,0 і 3,0 мм складає не менше 0,9 від міцності основного металу при зварюванні без присадочного дроту (табл. 6.3). Руйнуються з'єднання переважно по шву.

Таблиця 6.3. Механічні властивості основного металу (чисельник) і зварних з'єднань (знаменник) зі сплаву АМг6


Примітка. Матеріал товщиною 4.0 мм нагартована.

Зварні шви магнієвих сплавів, виконані променем лазера, добре формуються, не утворюючи провисання при зварюванні у висячому положенні. Це дозволяє на відміну від дугового зварювання здійснювати лазерну зварювання без застосування підкладок, що істотно спрощує технологію виготовлення, особливо великогабаритних конструкцій.

Механічні властивості зварних з'єднань, виконаних лазерним випромінюванням з оптимальними параметрами режимів (табл. 6.4) знаходяться на рівні відповідних властивостей основного металу.

Таблиця 6.4. Режими лазерного зварювання магнієвих сплавів безперервним випромінюванням СО2


Зварювання титанових сплавів

Основними труднощами зварювання титанових сплавів є висока хімічна активність металу при підвищених температурах і особливо в розплавленому стані, схильність до зростання зерна при нагріванні до 330-350 ° С і вище, а також підвищена схильність до утворення холодних тріщин при підвищенні вмісту в шві і біля шовної зони домішок газів, особливо водню. Перераховані труднощі усуваються при зварюванні з мінімальними значеннями погонной енергії, що забезпечуються такими висококонцентрованими джерелами енергії, як лазерний і електронний промені.

Необхідна ретельна підготовка кромок під зварювання, включаючи механічну обробку або дробеструйную, піскоструминну з наступним хімічним травленням, висвітленням і промиванням.

Суттєво впливає на властивості зварних з'єднань якість захисту поверхні, кореня шва, що остигають ділянок шва і околошовной зони до 400-500 ° С. Для захисту поверхні шва і плазмоподавленія в зоні лазерного впливу використовується гелій високої чистоти з орієнтовним витратою 10-12 л / хв. Для захисту остигає поверхні шва і кореня можна застосовувати аргон підвищеної чистоти з орієнтовним витратою для кореня шва 4-5 л / хв і для поверхні шва 15-18 л / хв.

Режими лазерного зварювання вибираються з умов забезпечення якісного формування, необхідної геометрії шва, запобігання утворенню холодних тріщин і створення найбільш сприятливих структур в шві і біля шовної зони (табл. 6.5).

Таблиця 6.5. Режими лазерного зварювання титанових сплавів


Підвищені механічні властивості зварних з'єднань, виконаних лазерним зварюванням (табл. 6.6), пов'язані з високою швидкістю процесу і відповідно з високими швидкостями охолодження металу шва і околошовной зони, складовими в поліморфної області 400-600 ° С / с в порівнянні з 20-25 ° с / с при дугового зварювання. Це призводить до підвищення дисперсності металу шва в три-чотири рази, а також значного подрібнення зерна в околошовной зоні.

Таблиця 6.6. Механічні властивості зварних стикових з'єднань з титанового сплаву ПТЗВ, отриманих різними способами


* Зона термічного впливу.

Джерело публікації: autowelding.ru - Волченко В.Н. "Зварювання та зварювані матеріали, том 2"

Див. також: