Лазерный мир

С. Кайтель, Я. Нойберт // Журнал: Автоматическая сварка, Номер: 4 (731), Год: 2014, с: 37-46, УДК: 621.791.72:621.375.826

Целью исследований гибридного лазерно-дугового процесса являлось накопление знаний о данном процессе применительно к получению трубных соединений. рассмотрены многие аспекты, такие как допуски, влияние окружающей среды, мобильность оборудования и техника сварки в смещенном положении. основное внимание уделено исследованию эффекта лазерной сварки с большой глубиной проплавления для получения высококачественного соединения в корневом проходе при высоте притупления 6…10 мм. проводится сравнение различных положений луча лазера и дуги, которые могут применяться при гибридной сварке с различными типами подготовки под сварку. техника получения трубных соединений заключалась в сварке двух вертикальных швов в положении сверху вниз, что является обычной практикой при строительстве трубопроводов и значительно сокращает степень свободы при расположении луча лазера и дуги, необходимой для достижения технического оптимума при формировании соединений. для получения замкнутого профиля шва в соединениях толщиной до 12 мм валик шва растягивают посредством продолжения движения дуговой горелки, что позволяет заваривать первый проход, используя гибридную сварку, а перекрывающий проход — сварку Маг за один цикл сварки. кроме того, тот завершающий процесс оказывает положительное влияние на механические свойства сварного шва. библиогр. 3, табл. 4, рис. 8.

Гибридная лазерно-дуговая сварка кольцевых швов в условиях, подобных используемым на стройплощадках. Оборудование. Для проверки принципиальной возможности использования гибридного лазерно-дугового процесса для сварки кольцевых соединений применяли обычные технологии. Исследования проводили с помощью промышленной системы для сварки труб компании «Gullco».
Данная система оснащена трактором на кольцевой направляющей для проведения орбитальной сварки, а также контактной системой слежения за швом и системой сканирования шва с двумя осями перемещения для поперечного движения и установки по высоте технологических компонентов относительно разделки. Контактный датчик, определяющий процесс сварки, расположен впереди по направлению движения.
Выполнена настройка сварочной головки по осям свободы для регулирования по высоте с применением различных элементов жесткости. Головка для гибридной сварки имеет дополнительные степени свободы для обеспечения возможных последовательных перемещений луча лазера и дуги
Как показано в табл. 1, для упрощения полагали что или лазер, или дуга находятся в нейтральном положении.
В качестве источников лазерного излучения были выбраны две различные системы оптоволоконного лазера. На первом этапе исследований при высоте притупления до 6 мм, применяли лазер с выходной мощностью 4,5 кВт, а на втором (при высоте притупления 8 мм) — мобильный лазер SLV MecklenburgVorpommern мощностью 10 кВт.
Оптоволоконный лазер мощностью 4,5 кВт, выпущенный в 2003 г., был одним из первых источников излучения для сварки данного класса мощности, зарекомендовавший себя как стабильный источник. На рис. 2 показана сварочная головка, оснащенная устройствами для гибридной сварки и встроенной второй дуговой горелкой для
сварки перекрывающего прохода одним вертикальным движением сверху вниз.
Сварку выполняли на отрезках трубы длиной до 6 м. В этом случае допуски были большими по сравнению с соединением калиброванных труб.

Проведение технологических испытаний и их результаты. Испытания проводили с использованием двух источников лазерного излучения разной выходной мощности. При этом первую серию испытаний для определения основных параметров гибридной дуги и чувствительности к допускам гибридного процесса при постоянно меняющемся положении сварки по окружности трубы проводили с использованием лазера мощностью 4,5 кВт. Второй этап испытаний проводили для оценки потенциала гибридного процесса при более высоких параметрах лазера (10 кВт) и одновременном увеличении высоты притупления в корневом шве от 6 до 8 мм.
Далее рассмотрены результаты исследований на макрошлифах первого слоя при гибридной сварке и всего профиля замкнутого шва, полученного с использованием дополнительной дуги, при различных вариантах разделки кромок под сварку и выходной мощности лазера 4,6 и 6,5 кВт (табл. 2).
Установлено, что при измеренных допусках на трубных соединениях и рекомендуемых параметрах сварки можно получить положительные результаты при различных допусках параметров процесса.
Данные исследования завершали определением распределения твердости, в частности, в корневом шве, поскольку именно там под воздействием луча лазера в ЗТВ наблюдается повышенная твердость. В процессе исследований заварку корневого шва без перекрывающего прохода сравнивали со сваркой шва замкнутого профиля с использованием вспомогательной дуги. Результаты этих исследований показаны на рис. 4.

Полное содержание статьи: http://patonpublishinghouse.com/as/pdf/2014/pdfarticles/04/6.pdf