Новости

Исследована эффективность процесса двухлучевой лазерной сварки с глубоким проплавлением.

Дата публикации: 04/11/2009
Категория: Новости лазерных технологий
Версия для печати

Проведено численное моделирование процессов взаимодействия лазерного излучения с приповерхностной плазмой и свариваемой деталью. Приведены результаты экспериментальных исследований.
Лазерная сварка металлов - одно из перспективных технологических направлений применения мощных непрерывных СО2-лазеров.
Высокая плотность мощности лазерного излучения позволяет при стабильном процессе сварки металлов получать сварные швы с глубоким проплавлением.
Лазерная сварка металлов обеспечивает высокую сопротивляемость сварных соединений образованию кристаллизационных трещин, а прочность сварных изделий равна прочности основного металла.
При сварке лазером легированных сталей наблюдаются высокие показатели пластических свойств сварных соединений: ударной вязкости, угла изгиба в широком диапазоне температур +20-(-40) °С.
Важным преимуществом лазерной сварки является возможность получения высокого качества сварных соединений при скорости сварки, значительно превышающей скорость сварки дуговыми способами.
Главная задача при разработке технологии лазерной сварки - поиск наиболее эффективных технологических режимов. Взаимодействие лазерного излучения большой мощности с металлами является многообразным физико-химическим процессом.
При лазерной сварке необходимо обеспечить высокое качество сварных соединений. Для этого важно понимать характер кристаллизации металла сварных швов и его структуру при взаимодействии лазерного излучения с металлами.
Существенное влияние на характер физических явлений в области воздействия луча, а также количественные и качественные характеристики сварного шва оказывает приповерхностная плазма, образующаяся при высоких значениях мощности и снижающая энергетическую эффективность процесса. Одним из способов повышения эффективности лазерного воздействия является двухлучевая лазерная сварка. Воздействием двух лазерных лучей можно, во-первых, добиться уменьшения поглощения лазерного излучения в приповерхностной плазме, во-вторых — перераспределить воздействие лазерного излучения в свариваемой детали, тем самым изменить физико-механические свойства сварного соединения.
Например, при сварке стальных деталей больших толщин необходимо увеличивать мощность излучения, а это приводит к плазменному пробою, поверхностному кипению и разбрызгиванию жидкого металла.
Поэтому реализация технологии двухлучевой лазерной сварки позволит сделать процесс сварки деталей более эффективным. В данной работе проведено численное моделирование процессов взаимодействия лазерного излучения с приповерхностной плазмой и свариваемой деталью, а также представлены результаты экспериментальных исследований.
Авторы работы: А.Г.Григорьянц, А.Н.Грезев и др. сделали следующие выводы:
1. В отличие от однолучевой лазерной сварки добавление второго лазерного луча вносит дополнительные возможности для управления сварочным процессом и улучшения стабильности сварки.
2. Получен наилучший режим двухлучевой лазерной сварки путем оптимизации основных параметров - скорости сварки и положения фокальных пятен на поверхности образца. Образцы, сваренные на данных режимах, имеют кинжальное проплавление, 3. Установлено, что для поддержания стабильного процесса сварки расстояние между фокусными пятнами должно быть равно 1,0—1,5 мм. При его уменьшении стабильность процесса нарушается. При этом возникает опасность пробоя факела и экранирование излучений. При увеличении расстояния более 1,6 мм уменьшается глубина проплавления. При расстоянии между фокусными пятнами не менее 2 мм возникает вторичное проплавление.
4. В рассмотренной схеме направление луча второго лазера устанавливается под углом так, чтобы он не проходил через приповерхностную плазму от первого луча, который подается перпендикулярно плоскости пластины.
Это позволяет доставить большую мощность на поверхность свариваемой пластины.
Указанная схема сварки при общей мощности 8 кВт позволяет сваривать толщины до 12 мм.

Источник: «Сварочное производство», 2009, №8, с.20-27 ,

Статьи по теме:

страницы: 1