ГИБРИДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ - ЛАЗЕРНО-ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»

УДК 621.791.72

ГИБРИДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ -ЛАЗЕРНО-ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА

И. С. Карнаухов*, А. В. Жданов Научный руководитель - Н. В. Успенский

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: Ilya-kar@mail.ru

Рассмотрена технология и основные преимущества лазерно-плазменной сварки в промышленности.

Ключевые слова: лазерно-плазменная сварка, метод сварки, параметры режима сварки.

HYBRID TECHNOLOGY OF LASER WELDING - LASER-PLASMA WELDING

I. S. Karnaukhov*, A. V. Zhdanov Scientific Supervisor - N. V. Uspenski

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

E-mail: Ilya-kar@mail.ru

The technology and the main advantages of laser-plasma welding in industry are considered.

Keywords: laser-plasma welding, welding method, welding mode parameters.

В процессе научно-технического развития созданы гибридные способы лазерной сварки - тан-демная лазерная сварка, лазерно-дуговая, лазерно-индукционная, лазерно-плазменная, лазерно-светолучевая, которые находят все большее применение в промышленности благодаря своей высокой технико-экономической эффективности.

Соединение различных методов сварки с лазерной в единый технологический процесс позволяет нивелировать недостатки каждого метода сварки, получить более высокое качество сварного соединения и расширить технологические возможности сварки.

Гибридная лазерно-плазменная сварка - это такой способ сварки, при котором формирование сварочной ванны происходит при одновременном действии луча лазера и плазменной струи (см. рисунок).

Все большее научно-техническое развитие получают комбинированные лазерно-плазменные процессы сварки, реализуемые путем совместного воздействия лазерного луча и плазменной струи на образование сварочной ванны. Такая комбинация приводит к улучшению пространственной стабилизации пятна дуги на поверхности металла и повышению устойчивости ее горения при малых токах и больших скоростях перемещения. Одновременно происходящий нагрев металла плазмой приводит к локальному повышению температуры в зоне нагрева и, как следствие, к изменению оптических свойств поверхности, соответственно увеличивается коэффициент поглощения лазерного излучения. В итоге эффективность лазерной сварки возрастает, что особенно важно при использовании лазеров небольшой мощности. Все это позволяет, с одной стороны, увеличить скорость и стабильность плазменной сварки, а с другой - повысить эффективность и снизить себестоимость лазерной сварки.

Разработана технология скоростной лазерно-микроплазменной сварки тонколистовых алюминиевых сплавов, основанная на совместном использовании лазерного пучка малой мощности и

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2019. Том 1

микроплазменной дуги обратной полярности. Предложенный способ позволяет производить очистку поверхности алюминия от окисной пленки в процессе сварки, чего нельзя достичь при лазерной сварке, стабилизировать движение дуги при больших, по сравнению с микроплазменной, скоростях сварки, а также существенно повысить эффективность использования энергии лазерного излучения и электрической дуги. Эксперименты по комбинированной сварке алюминиевого сплава АМг-2 толщиной 0,35 мм показали, что при токе дуги 22 А и мощности пучка 250 Вт удается достичь скорости сварки 9 м/мин с хорошей очисткой поверхности и полным проплавлением образца, при этом ширина швов составляет 1,0... 1,2 мм. Следует отметить, что использование только лазерной или только микроплазменной сварки не позволяет производить сварку данного металла даже на скорости 3 м/мин.

Установлено, что использование внешнего ионизатора - плазменной струи, при лазерной сварке без образования плазменного факела позволяет снизить температуру поверхности ванны расплава, при которой начинается переход от теплопроводностного режима проплавления к более эффективному режиму глубокого проплавления. Это является одной из основных причин более высокой эффективности лазерно-плазменной сварки по сравнению с лазерной.

Основные преимущества лазерно-плазменной сварки проявляются в следующем:

- значительно повышается скорость сварки, она становится выше, чем простое арифметическое сложение скоростей лазерной и плазменной сварки;

- процесс практически не зависит от оптических свойств поверхности;

- при сварке алюминиевых сплавов происходит очистка поверхности от окисной пленки А12О3;

- снижается температура поверхности ванны расплава, что обеспечивает переход от теплопроводного режима к режиму глубокого проплавления.

Схема интегрированного плазмотрона прямого действия: 1 - катод, 2 - анод; 3 - плазмоформи-рующее сопло; 4 - плазмообразующий газ; 5 - лазерный пучок; 6 - плазма; 7 - изолятор

Библиографический ссылки

1. Забелин А.М., Оришин А.М., Чирков А.М. Лазерные технологии машиностроения. Новосибирск : НГУ, 2004. 142 с.

2. Энциклопедия: Машиностроение: Раздел III: Технология производства машин: Т. III - 4: Технология сварки, пайки, резки / под ред. Б. Е. Патона ; М. : Машиностроение, 2006.

© Карнаухов И. С., Жданов А. В., 2019