Новости

Лазерная наплавка применена для сварки тонкостенных стальных изделий с неплотно прилегающими кромками, с зазором до 1 мм.

Дата публикации: 17/11/2008
Категория: Новости лазерных технологий
Версия для печати

Для устранения необходимости в прецизионной подготовке кромок при лазерной сварке В. Ю. Хаскин, А. В. Бернацкий (ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины) предлагают способ, в основу которого положена лазерная порошковая наплавка.
Одной из часто возникающих производственных задач является сварка встык изделий из листовой стали малой толщины (до 1,0 мм).
Традиционно для её решения используют микроплазменную сварку.
Однако на сегодняшний день, по мнению ряда исследователей, наиболее прогрессивным способом получения таких соединений является лазерная сварка, которую отличает, во-первых, высокое качество сварных соединений; во-вторых, высокая производительность; в-третьих, возникшая в последнее десятилетие стойкая тенденция снижения себестоимости установок достаточно низкой мощности — от десятков до сотен ватт, которые применяют сегодня для лазерной сварки. Несмотря на вышесказанное, лазерная сварка пока еще не получила широкого распространения.
Одна из основных проблем, затрудняющих внедрение этой технологии, заключается в жестких требованиях к подготовке свариваемых кромок.
До недавнего времени считалось необходимым обеспечение высокой точности стыковки кромок при подготовке к лазерной сварке: зазор и депланация не должны превышать 10% от их толщины.
Если принять во внимание, что наиболее технологичным способом получения тонколистовых стальных заготовок является способ гильотинной вырубки, основным дефектом которой является поводка кромок, становится очевидной проблематичность применения рассматриваемого вида сварки. Для устранения необходимости в прецизионной подготовке кромок к лазерной сварке авторы предлагают способ, в основу которого положена лазерная порошковая наплавка. Он заключается в следующем.
Свариваемые кромки сводят с зазором, соответствующим толщине свариваемых кромок или несколько превышающим ее (т.е. около 1,0 мм), и плотно прижимают к медной технологической подкладке.
В процессе сварки зазор заполняют присадочным порошком, который расплавляется расфокусированным лазерным излучением.
Технологическая подкладка может быть изготовлена и из других материалов (например, алюминий или графит). Основным требованием к выбору ее материала является отсутствие возможности его сплавления с основным и присадочным материалами.
В качестве вспомогательного оборудования используют питатель-дозатор для подачи присадочного порошка с размером зерна до 500 мкм. Такой порошок может быть из того же материала, что и основной металл свариваемых кромок. Дозатор компонуют с фокусирующей лазерное излучение системой в единую сварочную головку. Возможно применение присадочных порошковых материалов другого химического состава.
Основным критерием здесь является возможность получения качественного сплавления присадочного порошка с основным металлом.
Примером промышленного применения этого способа может служить лазерная сварка используемых в химической промышленности конических фильтрующих элементов размером 027x025x280 мм с толщиной стенки 0,5-0,6 мм, выполненных из стали Х18Н10Т.
Их изготавливают лазерной сваркой из листовых заготовок, в которых методом электроискровой эрозии выполняют отверстия диаметром 0,5-0,8 мм с шагом, близким к их диаметру. Изначально при изготовлении плоских заготовок для получения бездефектных швов на свариваемых кромках оставляли технологическую зону шириной до 1 мм без отверстий. Такие заготовки изготавливали раздельно друг от друга с повышенным качеством кромок, учитывающим требования к сварке после вальцовки на конических вальцах.
Для повышения производительности выпуска и снижения себестоимости фильтрующих элементов было предложено изготавливать заготовки путем гильотинной вырубки из листа размером 2000x1000 мм, в котором электроэрозионным способом были заранее выполнены требуемые отверстия с последующей их вальцовкой.
Это потребовало изменения технологии лазерной сварки в связи с невозможностью беззазорной стыковки свариваемых кромок, содержащих большое количество перерубленных отверстий.
После сварки, проводимой методом лазерной порошковой наплавки, удалось получить бездефектные швы. При этом использовали как излучение СО2 - лазера, так и твердотельного Nd:YAG - лазера.
Мощность излучения в обоих случаях была близка к 0,5 кВт. Скорость сварки лежала в пределах 120 -180 м/ч, причем при одинаковой мощности в случае применения Nd:YAG - лазера скорость сварки была большей.
Опытно-промышленная партия фильтров, изготовленных по данной технологии, прошла успешные промышленные испытания на Черновицком химическом заводе.

Источник: «Сварщик», 2008, № 4, с.14-15

Статьи по теме:

страницы: 1