Оптимизация теплового процесса при импульсной лазерной сварки соединений деталей, комплектующих систем доставки коронарных стентов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ПЕНЗЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА имени В. Г. БЕЛИНСКОГО ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ №26 2011

ПГПУ

ИМ. В. Г. БЕЛИНСКОГО

IZVESTIA

PENZENSKOGO GOSUDARSTVENNOGO PEDAGOGICHESKOGO UNIVERSITETA IMENI V.G. BELINSKOGO PHYSICAL AND MATHEMATICAL SCIENCES №26 2011

УДК: 615.472.5

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕПЛОВОГО ПРОЦЕССА ПРИ ИМПУЛЬСНОЙ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ, КОМПЛЕКТУЮЩИХ СИСТЕМ ДОСТАВКИ КОРОНАРНЫХ СТЕНТОВ

© М. В. ШИГАЕВ1, С. В. ЕВДОКИМОВ2 1Пензенский государственный университет, кафедра “Медицинские измерительные системы и технологии” e-mail: [email protected] 2 ЗАО НПП “МедИнж” e-mail: [email protected]

Шигаев М. В., Евдокимов С. В. — Оптимизация теплового процесса при импульсной лазерной сварки соединений деталей, комплектующих систем доставки коронарных стентов // Известия ПГПУ им. В. Г. Белинского. 2011. № 26. С. 682—692. — Оптимальное качество сварного соединения систем доставки коронарного стента после проведении операции импульсной лазерной сварки может быть достигнуто в результате оптимального управления тепловым процессом, критерии которого приводятся в настоящей статье. Автором рассмотрены параметры теплового процесса, среди которых перечислены величина энергии в импульсе лазерного излучения, оптимальная частота следования импульсов, а также распределение плотности мощности в пятне нагрева. В случае оптимальной настройки перечисленных параметров, формирование сварного соединения необходимого качества может быть достигнуто с меньшими энергетическими и материальными затратами.

Ключевые слова: система доставки стента, коронарный стент, импульсная лазерная сварка

Shigaev M.V., Evdokimov S.V. — Optimization of thermal process in pulsed laser welding of coronary stent delivery systems joints // Izv. Penz. gos. pedagog. univ. im.i V. G. Belinskogo.

2011. № 26. P. 682—692. — Optimal quality of Coronary Stent delivery system welding after the operation of pulsed laser welding can be achieved with optimal control of a thermal process, which criterions are contained in this article. The author has examined the thermal process parameters: quantity of energy in the laser pulse, the optimal pulse repetition rate and the distribution of power density in a spot of heat. In the case of optimal tuning of these parameters, the required weld quality formation can be achieved with less energy and material costs.

Keywords: stent delivery system, coronary stent, pulsed laser welding

Постановка задачи и область исследования

Стентирование коронарных артерий сердца человека и транслюминальная баллонная ангиопластика сосудов сердца являются одними из важнейших достижений в интервенционной кардиологии. Рост

операций с применением данного вида вмешательств продолжает расширяться весьма впечатляющими темпами. Сегодня наиболее перспективными направлениями в этой области являются те, которые способны повысить безопасность проведения процедур коронарного стентирования и ангиопластики, снижая при этом частоту рецидивов чрескожных коронарных вмешательств, а также распространяя выполнение этих вмешательств на более сложные анатомические варианты поражений. Каждый этап развития технологических методов на производстве изделий для проведения операций на коронарных артериях ставил очередные задачи, которые требовали и продолжают требовать новых решений.

Основной операцией при производстве систем доставки коронарных стентов является сварка. Необходимое качество сварного соединения может быть достигнуто с помощью использования импульсного лазерного излучения, которое обеспечивает минимальное тепловложение в свариваемые соединения и осуществляется в широком диапазоне режимов. Высокая локализованность и концентрация энергии за период кратковременного импульса позволяет более эффективно использовать тепло на расплавление свариваемого материала, что также является немаловажным аргументом для использования данного метода в процессе производства систем доставки коронарных стентов.

Целью проводимого моделирования было определение параметров теплового процесса, оказывающих влияние на качество сварного соединения при проведении операции импульсной лазерной сварки систем доставки коронарного стента.

В настоящей статье приведены критерии оптимального управления тепловым процессом, возникающим при проведении операции импульсной лазерной сварки. Оптимизация описанного теплового процесса позволяет установить оптимальный режим работы импульсного лазера, применяемого на данной операции, а также определить с большей точностью состояние, в котором находится свариваемое изделие во время проведения операции импульсной лазерной сварки.

Постановка задач управления процессом импульсной сварки

Для постановки задач управления и оптимизации теплового процесса сварки деталей систем доставки коронарного стента определим управляющее воздействие и выберем один из основных параметров лазерного импульсного источника нагрева - энергию в импульсе лазерного излучения Е. При этом распределение плотности мощности по пятну нагрева и во время действия импульса ц(х, у, будет являться заданным параметром. Распределение плотности мощности по пятну нагрева может быть Гауссовым, равномерно распределенным по пятну нагрева либо иметь другую форму, определяемую свойствами лазерной установки и оптической системы. Также заданными показателями будут являться: длительность импульса излучения - ¿и; частота следования импульсов - /и; скорость сварки - Усв; длина волны лазерного излучения - Л.

При постановке и решении задач оптимального управления дополнительные возможности управления тепловым процессом импульсной лазерной сварки появляются при использовании в качестве управляющего воздействия - распределение плотности мощности по пятну нагрева ц(х, у, ¿).

В данной задаче управления энергия в импульсе излучения Е не будет являться заданной и будет определятся интегрированием показателя ц(х, у,£) по времени и координатам х,у.

Заданными параметрами, как и в предыдущей задаче управления будут являться: длительность импульса излучения - ¿и; частота следования импульсов - /и; скорость сварки - Усв; длина волны лазерного излучения - Л.

С увеличением коэффициента перекрытия независимо от частоты следования импульсов прочность сварного соединения значительно снижается [1].

При постановке этих задач управления Е и ц, построим критерий оптимального управления (оптимизации) процессом сварки, который относится к выходному параметру Т(х;у^,Ь). Этот критерий оптимизации теплового процесса является функцией Т определенного заданного вида. При решении обратной

задачи выходной параметр T является заданным, а входной параметр (управление) является искомой величиной.

В связи с этим возникает задача определения формы проплавления, размеров сварной точки и шага между точками, при которых обеспечивается прочность и герметичность сварного соединения, необходимые для работоспособности систем доставки коронарных стентов.

Для этого прежде всего необходимо определить оптимальную с этой точки зрения форму проплавления от одного импульса излучения. Идеальной будет являться прямоугольная в продольном сечении форма проплавления (рис. 1).

%0TKP«TbP0F % Создать P0F| !□ ^ У ^ [Д “9 £й & <t I “> ' IT»0» . «, g : M Основной текст . Times Ne» Roman .14 . ж К Ч »««[■]*=. |Е :Е Ш ’ & ’ Д * ^

31___________________________________________________________________!________________

р. ■ . ■ ГТТТ-. .т^-Г. ,-■■■.■■■ т ■■■,■■■.■■■,■■■ U ... я ... О ... И ■■■,■ ■ Д*ЛБ

: проплавления (рисунок 5).

5 Ы - толщина верхней детали, мм

Ей сование. » Автофигуры - \ \DQH 4 0 118 & ■¡£•¿•==$8 Л -

Стр. 11 Разд 1_11/29 На 16,4си Ст 18 Коп 1 здг ;;сгр здг зам русский Л>п ДЯГ_

Н1 - толщина верхней детали, мм;

Н2 - глубина частичного расплавления нижней детали, мм.

Рис. 1. Продольное сечение сварного шва из сварных точек:

а) - с идеальной формой проплавления;

б) - с неоптимальной формой проплавления.

Как видно из рис. 1 при прямоугольной форме проплавления можно получить герметичный сварной шов с минимальным перекрытием сварных точек, с большим шагом между сварными точками. Сварной шов с минимальным перекрытием будет иметь лучшие прочностные характеристики. При этом также значительно увеличится скорость сварки.

Однако, очевидно, что при любом реальном режиме ввода тепла полученная форма проплавления будет только стремиться к прямоугольной и не достигнет идеальной. Полученную на оптимальном с этой точки зрения режиме импульсной лазерной сварки форму проплавления с определенными размерами необходимо проанализировать и определить необходимый шаг между точками, при котором будет получен герметичный сварной шов.

На форму проплавления от одного импульса лазерного излучения в большей степени оказывает влияние величина энергии в импульсе лазерного излучения и распределение плотности мощности в пятне нагрева. Рассмотрим задачи оптимизации процесса сварки по этим параметрам.

Оптимизация энергии импульса излучения с заданной формой распределения плотности мощности с использованием конечного косинус-преобразования Фурье.

Поставим задачу определения энергии в одиночном импульсе лазерного излучения, с заданным распределением плотности мощности по пятну нагрева, при котором обеспечивалось бы распределение

температуры в продольном сечении сварной точки, имеющее минимальное отклонение от заданного. Для этого рассмотрим процесс распространения теплоты от действия поверхностного источника нагрева в пластине толщиной 5 и шириной £(рис. 2).

Рис. 2. Схема нагрева пластины поверхностным источником тепла.

Толщина 5 равна суммарной толщине свариваемых деталей. Рассмотрим тепловой процесс в стержне шириной А у, расположенном вдоль оси сварного шва. Тепловой процесс воздействия каждого импульса нагрева и формирования сварной точки определяется распространением тепла в стержне. С целью упрощения решения поставленной задачи теплоотвод в направлении перпендикулярном оси шва не учитываем. Время воздействия сварочного источника на стержень определяет время импульса £‘. Участок стержня от Х\ до ^определяет длину сварной точки.

Зададим распределение температуры Т‘(х,х) в стержне, при которой обеспечивается необходимая форма проплавления, т. е. равномерное проплавление на глубину по всей длине (#2 — #1) сварной точки:

Т\х,г) =

Тт X Є (хьхд),2 Є (0, 2і), ;

0 х Є (0,хі) и (х2,Ь),г Є (г1,5), ’

(1)

где Тш - температура плавления материала.

Заданное температурное поле (1) характеризуется равномерным распределением температуры Тш по длине сварной точки и нулевой температурой в зоне термического влияния.

В качестве математической модели теплового процесса в стержне при воздействии поверхностного источника рассмотрим однородное уравнение теплопроводности с граничными условиями второго рода.

Решение данного уравнения получим, используя конечное косинус-преобразование Фурье по переменным х, х. Решение запишем в форме интегрального уравнения в частном случае граничных условий: нулевые значения тепловых потоков на границах и нулевом значении начальной температуры:

ь ь

Т(х,г,£) = — І I д(ц,т) • К(х,ц,г,і,г;

(2)

0 0

оо оо

где К(х,г),г,і,г) = Ь71 • 2 вп,т • 'Ф(п,і,т)п,т • 008(р,х • х) • 008(р,т • г);

=0 т=0

Ф(п,^,г )п,т = е-а(^п-т)2-(ь-г) • 008^ 008(^х • х);

(Р*п,т) — (Р/п) + (Р*т) ;

П • П

(¿п =

¿т —

ь ’

п • т 5 ;

1/4...при...п = т = 0 вп,т = ^ 1/2...при...п = 0, т = 0, или...п = 0, т = 0 ;

1...при...п = 0, т = 0

где п=0,1,2,. .ш=0,1,2,...

Решим задачу определения источника ц(х, £), при котором за время обеспечивается наиболее близкое к Т‘(х, х) распределение температуры. Источник при этом будем считать непрерывно действующим

в течении времени ¿‘ с равномерным распределением удельной мощности допт по ширине пятна нагрева.

Очевидно, что ни при каких значениях ^опТ, удовлетворяющих ограничению (0<допт<дтах), полученное распределение температуры Т(х, х,4) не будет точно совпадать с заданным Т‘(х, х). Используя это условие, построим функционал на невязках уравнения (2), если в левой части этого уравнения подставить выражение Т‘(х, х). Квадратичный функционал в этом случае имеет вид:

г ь

J(ад) = У J (Т(х, х,£) — Т7(х, х))2йхйх; (3)

о о

После подстановки выражений (1), (2) и преобразований квадратичный функционал сводиться к выражению параболической функции. Определяя минимальное значение функционала, получаем значение допт.

Используя полученное значение допт определим эффективную энергию импульса лазерного излучения с определенным диаметром пятна нагрева и длительностью импульса по формуле:

П • ^п 2 - ,

Еи = ?опт • --4-- • ^и; (4)

где ¿п - диаметр пятна нагрева;

£и— время действия импульса.

Данный метод решения имеет ряд недостатков, связанных с постановкой задачи оптимизации. При постановке задачи мы заменяем необходимую форму проплавления на температурное поле в сечении детали, предполагая, что создание данного температурного поля в сечении приведет к получению необходимого проплавления. За время, при котором сравнивается полученное распределение температуры с заданным, мы принимаем момент окончания действия источника нагрева. Однако, наибольший размер проплавления достигается спустя некоторое время после окончания действия источника за счет выравнивания температурного поля [2]. Также принято упрощение, при котором не учитывается распространение тепла в направлении перпендикулярном оси сварного шва. И не учитывается нелинейность теплофизических свойств материала.

Оптимизация энергии импульса излучения с заданной формой распределения мощности с использованием метода конечных разностей.

Решая данную оптимизационную задачу с помощью метода конечных разностей (МКР), возможно получение более точного решения. При этом будет рассматриваться распространение тепла в трех направлениях и учитываться зависимость теплофизических свойств материала (теплопроводность \^), удельная теплоемкость с(Т), плотность p(T)) от температуры и теплоту агрегатных переходов.

Рассмотрим процесс распространения теплоты в пластине толщиной Н, равной суммарной толщине свариваемых деталей, при действии поверхностного источника теплоты в течении времени ¿и, равном длительности импульса лазерного излучения.

Открыть РОР 1% Создать ЮР | : ^ ^ А Л 3 йіУ Ї

ЙУ Ч- 1Г 170%

| 44°

• Ж К Ч \ Ш * *[Щ]1=Ч!Е :Е Ш-И'.Д.

Рис. 3. Схема расчетной модели.

Так как пятно нагрева лазерного излучения имеет асимметричную форму и неподвижно относительно детали, примем в качестве математической модели дифференциальное уравнение теплопроводности в цилиндрической системе координат:

дТ

) дТ = 1 дТ

р( ) дг г дг

дТ

ИТ

+

дг

д

А(Т) • дг

(5)

где Т - температура;

ср(Т) - теплоемкость материала;

А(Т) - теплопроводность материала;

г- координата в радиальном направлении от центра пятна излучения;

ъ - координата в вертикальном направлении от поверхности вглубь деталей.

При выборе такой системы координат пластину принимаем в форме круга (рис. 3). На границе круга при г = К зададим нулевой тепловой поток, так как время воздействия источника нагрева составляет тысячные доли секунды, и если принять радиальный размер круга в несколько раз больше размеров пятна нагрева, то температура на границе к моменту достижения максимальных размеров проплавления практически не изменяется и тепловой поток можно принять равным нулю:

д

А(Т) • *

0;

(6)

"=Я

На нижней и верхней поверхности, кроме области действия источника нагрева, зададим граничные условия 3-го рода:

дТ

= а(Т) ■ (Т - То)

д

А(Т) • дг

г=Н

д

А(Т^ ^ Ц

где а(Т) - коэффициент теплообмена,

То - температура окружающей среды,

= а(Т) • (Т - То);

(7)

у=0:т>

ги

ги - радиус пятна нагрева.

В области воздействия источника нагрева зададим граничные условия 2-го рода:

^ )• f |„0;г<ги = q(rA (8)

где q(r, t) - удельная мощность поверхностного источника энергии.

Поставим задачу определения энергии импульса Еи лазерного излучения, при которой размеры проплавления наиболее близки к заданным. На поверхности круга в области действия источника примем Гауссово распределение удельной мощности:

„2

. . А(Т) ■ Еи Г2 , ч

',(гЛ = ■еи; (8)

где (Т) - поглощательная способность материала.

Зададим по выбранной сетке необходимую длину проплавления, а также глубину из условия полного проплавления верхней детали толщиной Н1 и заданного проплавления нижней детали Н2 (рисунок 2,а).

Уравнение (5) с заданными условиями (6, 7, 8) будем решать методом конечных разностей на неравномерной сетке с уменьшением шага Дг и Дг в области проплавления до величины необходимой для достаточно точного решения. На основании имеющегося практического опыта выбираем пределы изменения энергии импульса, в которых предположительно находится оптимальная энергия импульса. Шаг изменения энергии импульса ДЕ задаем из условия необходимой точности решения.

Примем прямоугольную заданную форму проплавления сварной точки в продольном сечении (рис. 3) и поставим задачу оптимального управления тепловым процессом, при котором обеспечивается наиболее близкая к прямоугольной форма проплавления. Задачу определения энергии импульса Еи сформулируем как вариационную задачу на минимум уклонения расчетной формы проплавления от заданной

прямоугольной (рис. 5,а). Для оценки уклонения составим функционал:

п т

Р \ч(т,г)] = 1^ (ч(т,г)) - ¿у; (9)

¿=0 ,7 = 0

где п,т - размерность выбранной сетки,

, I 1........% < п< т

1,3 0.....% > п' ,з>т' ;

{1 Т- ■ > Т

о..т" < тт;

и..-*-1,3 ^ ±т

где Тз- максимальная температура в точке за время расчета;

Тт - температура плавления материала;

п‘,т“- значения пи т на границе заданного проплавления.

Чем ближе получаемая форма проплавления будет к заданной, тем меньше будет значение функционала. Минимальному значению функционала Рбудет соответствовать оптимальная энергия импульса Еи.

При решении задачи данным способом для получения точного решения необходимо уменьшать шаг координатной сетки, что приводит к увеличению объема вычислений. Однако при современном уровне развития вычислительной техники роль данных методов при решении оптимизационных задач должна возрасти.

Оптимизация распределения плотности мощности в пятне нагрева

Рассмотрим возможности оптимизации распределения плотности мощности по пятну нагрева, как перспективное направление развития управления тепловыми процессами при импульсной лазерной сварке.

Примем в качестве математической модели теплового воздействия на материал отдельного лазерного импульса дифференциальное уравнение теплопроводности в цилиндрической системе координат (5) с заданными граничными условиями (6, 7, 8).

Поставим задачу нахождения распределения плотности мощности по пятну нагрева, обеспечивающего наиболее близкие к заданному размеры проплавления. Для решения данной задачи воспользуемся методом конечных разностей. Задачу определения оптимального распределения плотности мощности сформулируем как вариационную задачу на минимум уклонения расчетной формы проплавления от заданной.

Примем прямоугольную заданную форму проплавления сварной точки в продольном сечении и зададим по выбранной координатной сетке необходимую ширину проплавления, а также глубину из условия полного проплавления верхней детали толщиной Н1 и заданного проплавления нижней детали.

Пятно излучения разобьем на т шагов Дг в радиальном направлении. Решение будем искать в виде, при котором плотность мощности в отдельных элементах пятна нагрева принимает либо значение Чтах либо нулевое значение.

Для определения значения ятахпредварительно необходимо решить задачу определения плотности мощности яопт в импульсе лазерного излучения с условием равномерного распределения по пятну нагрева, при которой достигаются наиболее близкие к заданным размеры проплавления.

Далее перебираем все возможные варианты распределения мощности по пятну нагрева (количество вариантов К — 2т). Для каждого варианта распределения плотности мощности, зная значение «оптопределяем величину Ятах'

_ «опт х т ,Л[ЛХ

«шах — ; (10)

п

где п - количество элементов, на которых значение мощности принимает ненулевые значения,

т - количество элементов на сетке, занимаемых пятном нагрева.

Далее определяем размеры проплавления и сравниваем их с заданными, определяя значения функционала:

пт

Р [?(м)] = Кз(<1(т,г)) - ¿¿,з|; (11)

¿=0 3=0

где п, т - размерность выбранной сетки;

. I 1.......% < п',] < т'

¿,3 0...% > п',] > т' ;

5<*.*»« = { 1 г’ <ТТ ■

I и ¿,’ ^ т

где Тг,’- максимальная температура в точке за время расчета;

Тт - температура плавления материала.

Чем ближе получаемая форма проплавления будет к заданной, тем меньше будет значение функ-

ционала. Минимальному значению функционала Р будет соответствовать оптимальное распределение

плотности мощности.

Выбор оптимальной частоты следования импульсов

Оптимальную частоту следования импульсов лазерного излучения необходимо выбирать, исходя из следующих соображений:

1. Частота следования импульсов должна быть такой, чтобы обеспечивать более “мягкий” термический цикл в точках сварного шва.

2. Частота следования импульсов не должна превышать значения, при котором тепловложение в свариваемые детали будет являться избыточным.

3. Необходимо стремиться к увеличению частоты следования импульсов при выполнении вышеперечисленных условий с целью повышения скорости сварки, и, соответственно, производительности процесса сварки.

Импульсная лазерная сварка характеризуется жестким термодеформационным циклом. На характер термического цикла при сварке импульсным источником энергии в первую очередь влияет такой параметр режима, как жесткость режима импульсной сварки. Жесткость режима определяется по формуле:

о — ^; (12)

Ъи

где Ъ - длительность паузы;

Ъи - длительность импульса.

Кроме того, на термический цикл будет оказывать существенное влияние условия теплоотвода из зоны сварки, которые определяются теплофизическими характеристиками материала и толщиной деталей.

Для того, чтобы качественно оценить характер термического цикла при том или ином режиме сварки, произведем численное моделирование процесса распространения теплоты от импульсного источника нагрева. Моделирование термического цикла при точечной лазерной сварке возможно с помощью различных аналитических и конечно-разностных методов. Математические модели, основанные на методе конечных разностей, позволяют получать более точную картину распространения тепла, благодаря возможности учета зависимости теплофизических свойств материала от температуры и скрытой теплоты агрегатных переходов.

Однако, как показали численные эксперименты с различными математическими моделями, для исследования тепловых процессов при сварке импульсным источником тепла наиболее приемлемым является метод источников, разработанный Н. Н. Рыкалиным [3,4]. Математическая модель, основанная на данном методе, позволяет получить достаточную точность решения при значительном сокращении времени на расчет.

За время Ъи действия импульса источника мощностью ди в изделие вводится количество энергии:

Еи = Ъи ■ Чи; (13)

Погонная энергия по длине сварного шва, полученного наложением сварных точек с шагом р, определяется выражением:

«п = Еи; (14)

р

Этот показатель используется для определения энергетической характеристики импульсного источника. Однако, на термический цикл в точках на линии сплавления существенно влияет частота следования импульсов, а также условия теплоотвода из зоны сварки. Условия теплоотвода будут определяться толщиной

свариваемых деталей. Причем отток тепла из зоны сварки с некоторым приближением, если не учитывать охлаждение деталей с внешних поверхностей, можно считать пропорциональным толщине детали.

Поэтому, чтобы более достоверно оценить влияние режима импульсной сварки на термический цикл, воспользуемся следующим показателем:

Еи ■ /и /-, ^

Чп =---------------------------------------------------; (15)

р

Данный показатель является погонной мощностью импульсного источника. Необходимо отметить, что величина энергии импульса Еи, входящая в приведенное выражение, ранее определена из условия получения необходимой глубины проплавления. При превышении данной величины может быть получено неудовлетворительное качество сварной точки от одиночного импульса излучения, независимо от частоты следования импульсов и шага следования сварных точек при выполнении непрерывного шва.

Величина данного показателя определяется для соответствующих условий сварки конкретных деталей и может иметь некоторые отклонения. Отклонения величины чпр будут зависеть от условий теплообмена свариваемых деталей с окружающей средой, формы и размеров деталей в месте сварки. Поэтому при выборе частоты следования импульсов с помощью данного показателя необходимо производить пробную сварку деталей на выбранном режиме. И при необходимости произвести корректировку выбранной частоты следования импульсов.

Основные результаты и выводы

Моделирование и оптимизация теплового процесса, возникающего при импульсной лазерной сварке, позволяют выявить физические причины возникновения дефектов сварного шва, что способствует определению технологических условий исключения дефектов импульсной лазерной сварки.

Анализ опубликованных данных показал, что трудности разработки и оптимизации технологической операции импульсной лазерной сварки на производстве изделий для коронарного стентирования состоят в определении её параметров.

В результате выполненного моделирования было установлено, что среди параметров теплового процесса, возникающего в течение операции импульсной лазерной сварки, существенное влияние на формирование сварного соединения оказывают следующие параметры: величина энергии в импульсе лазерного излучения, частота следования импульсов, скорость сварки и размеры пятна нагрева. Оптимальное управление тепловым процессом импульсной лазерной сварки заключается в оптимизации перечисленных параметров с учетом моделирования, приведенного в настоящей статье.

В итоге проделанных исследований на предприятии ЗАО НПП “МедИнж” была выпущена партия опытных образцов, изготовленных с использованием импульсной лазерной сварки, параметры которой были установлены с учетом результатов вышеописанного моделирования. Статистическая обработка экспериментальных данных и проведенные испытания изготовленных образцов показали, что при изменении параметров режима импульсной лазерной сварки, основываясь на данных выполненного моделирования, сварное соединение деталей систем доставки коронарного стента удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к данному виду изделии, а операция сварки с применением данного технологического метода требует значительно более низких энергетических затрат.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горный С. Г. Комбинированный способ оценки параметров процесса лазерной сварки // Сварочное производство. 1986. № 7. С. 29-31.

2. Мелюков В. В. Оптимизация теплового режима процесса сварки // Сварочное производство. 1996. № 1. С. 12-14.

3. Рыкалин Н. Н. Лазерная обработка материалов. М.: Машиностроение. 1975. 239 с.

4. Рыкалин Н. Н. Некоторые особенности тепловых источников при сварке лазером // Сварочное производство. 1969. № 11. С. 1-4.