Гибридная лазерно-дуговая сварка сталей с импульсной модуляцией дуги плавящегося электрода

Научная библиотека Комментариев к записи Гибридная лазерно-дуговая сварка сталей с импульсной модуляцией дуги плавящегося электрода нет

Хаскин Владислав Юрьевич, Коржик Владимир Николаевич, Жерносеков АнатолийМаксимович, Пелешенко Святослав Игоревич, Ву Бой // Журнал: Перший незалежний науковий вісник, 5/2015, с: 54-59

В работе показано, что при лазерно-дуговой сварке углеродистых и нержавеющих сталей для улучшения формирования верхнего валика усиления шва, минимизации коэффициента формы шва и повышения глубины проплавления целесообразно использовать одновременную импульсную модуляцию сварочной дуги и лазерного излучения с частотой, близкой к частоте собственных колебаний сварочной ванны при лазерной сварке. При этом частоты модуляции могут быть равными, либо кратными друг другу с превышением значений частоты подачи дуговых импульсов.

HYBRID LASER-ARC WELDING OF STEELS WITH A PULSE WIDTH MODULATED ARC CONSUMABLE ELECTRODE
It is shown that the laser-arc welding of carbon and stainless steels to improve the formation of the upper roller weld reinforcement, minimizing the shape factor of the seam and increasing the depth of penetration should be used for simultaneous pulse modulation of a welding arc and laser radiation with a frequency close to the natural frequency of the weld pool laser welding. This modulation frequency may be equal to or multiples of each other with the excess supply frequency values arc pulses.

Постановка проблемы. Одним из наиболее многих сварных конструкциях, являются распространенных видов сталей, применяемых во углеродистые. Например, корпуса судового

транспорта различных типов (например, сухогрузов) и грузовые железнодорожные вагоны изготавливаются из сталей типа 09Г2С (ГОСТ 19281-89). В кораблестроении, согласно правилам классификации и постройки морских судов, для изготовления ответственных конструкций применяют

высокопрочные стали типа АН36, БИ36 [1,2]. Для уменьшения объемов, либо полного устранения операции финишной рихтовки этих конструкций, необходимо минимизировать термические деформации, возникающие после сварки.

Анализ последних исследований и публикаций. Одной из сварочных технологий, снижающих величину остаточных деформаций по сравнению с применяющейся на данный момент дуговой сваркой, является лазерная сварка. Однако, ее широкое внедрение сдерживается высокими требованиями к подготовке свариваемых кромок. Для снижения этих требований целесообразно использовать гибридную лазерно-дуговую сварку с использованием дуги плавящегося электрода [1-3].

К недостаткам лазерно-дуговой сварки (по сравнению с лазерной) можно отнести давление дуги на сварочную ванну, а также увеличение перегрева основного металла за счет возрастания поперечных размеров сварного шва [4]. Последний недостаток также может быть вызван некоторым повышением погонной энергии гибридной сварки по сравнению с лазерной [5]. Такое повышение обусловливается необходимостью достижения определенной проплавляющей способности гибридного теплового источника.

Выделение нерешенных ранее частей общей проблемы. Одним из путей устранения указанных недостатков является применение импульсной дуги плавящегося электрода. Таким путем шли авторы работ [6,7], предложившие стабилизировать импульсную дугу непрерывным лазерным излучением. По мнению авторов данных работ, дальнейшее снижение погонной энергии гибридной сварки с одновременным сохранением проплавляющей способности может быть достигнуто за счет применения импульсной модуляции как дуги, так и лазерного излучения.

Цель статьи. Целью настоящей работы явилось изучение влияния импульсного лазерного излучения и импульсной дуги плавящегося электрода на проплавляющую способность гибридной лазерно -дуговой сварки углеродистых сталей.

Изложение основного материала. Для достижения поставленной цели лазерное излучение и сварочный ток дуги плавящегося электрода модулировали в диапазоне частот до 200 Гц с шагом 50 Гц. С различными сочетаниями этих частот выполняли наплавки на пластины из сталей 09Г2С (5=5 мм) и 08Х18Н10Т (5=6 мм). Затем делали поперечные сечения наплавленных валиков, шлифовали их и протравливали (образцы из углеродистой стали — при помощи хлорного железа, образцы из нержавеющей -смесью кислот 1ИС1+2ИМОз). По полученным макроструктурам определяли глубину проплавления и коэффициент формы шва (отношение ширины шва к его глубине). Для сравнения выполняли наплавки в

непрерывном режиме для обоих составляющих, а также для лазерной (дуговая составляющая оставалась в импульсном режиме). При этом погонные энергии оставались примерно одинаковыми за счет равенства средних мощностей импульсного и непрерывного режимов сварки.

При сварке стали 09Г2С электродную проволоку марки Св-08Г2С (01,2 мм) подавали спереди относительно перемещения головки. При сварке стали 08Х18Н10Т аналогичным способом подавали проволоку Св-Х18Н10Т (01,0 мм). В ходе экспериментов выполнялись наплавки на пластины размером 300*100*5 мм из стали 09Г2С в защите газовой смеси 82%Аг+18%СО2, подаваемой с расходом 20 л/мин (333 см3/мин). Сварка аналогичных пластин из стали 08Х18Н10Т выполнялась а чистом аргоне с тем же расходом. Форма сварочного тока была ступенчатой, как показано на рис.1, а лазерное излучение подавали прямоугольными импульсами с соотношением импульс-пауза 66%:34% (скважность 1,5). Для сравнения выполняли провары в непрерывном режиме горения дуги постоянного тока и генерации излучения при близкой погонной энергии. Скорость сварки стали 09Г2С во всех случаях была выбрана 90 м/ч (25 мм/с), а погонная энергия лежала в пределах 250…300 Дж/мм. Скорость сварки стали 08Х18Н10Т составляла 75 м/ч (20,83 мм/с), а погонная энергия — 310 и 370 Дж/мм (импульсный и непрерывный режимы сварки, соответсвенно). Соотношение мощностей дугового и лазерного источников энергии было близким к 1:1 (примерно по 3 кВт каждый). Основными критериями оценки получаемых результатов служили качество формирования валиков, коэффициент формы шва, а также глубина провара.

Полное содержание статьи: https://cyberleninka.ru/article/n/gibridnaya-lazerno-dugovaya-svarka-staley-s-impulsnoy-modulyatsiey-dugi-plavyaschegosya-elektroda

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.rf.mail@yandex.ru

Back to Top