Современное состояние гибридной лазерно-плазменной сварки (обзор)

Научная библиотека Комментариев к записи Современное состояние гибридной лазерно-плазменной сварки (обзор) нет

А. И. Бушма // Автоматическая сварка. – 2015. – № 8. – С. 20-27.

В работе описана краткая ретроспектива развития и современное состояние гибридной лазерно-плазменной сварки. Показано, что к основным задачам гибридной лазерно-плазменной сварки относится не только плазменно-дуговой подогрев металла изделия для повышения его поглощающей способности, но и модификация сварочного термического цикла для снижения скорости охлаждения после сварки. Это позволяет снизить содержание хрупких структур, склонных к разрушению при эксплуатации. Также, наличие плазменно-дуговой составляющей процесса позволяет снизить требования к качеству сборки свариваемых стыков, по сравнению с лазерной сваркой. Перспективы промышленного внедрения гибридной лазерно-плазменной сварки связаны с ее экономическими и технологическими преимуществами. Экономические преимущества заключаются в частичной (до 50 %) замене достаточно дорогой лазерной мощности значительно более дешевой дуговой, а также в снижении энергозатрат процесса за счет возможности замены присадочной проволоки соответствующим порошком или полного отказа от присадочного материала. технологические преимущества заключаются в уменьшении остаточных термических деформаций, снижении требований к подготовке свариваемых кромок (включая возможность сварки кромок с зазором переменной ширины), получении возможности катодной очистки алюминиевых сплавов непосредственно в процессе сварки, увеличении глубины проплавления и повышении производительности процесса (в несколько раз по сравнению с плазменной сваркой и примерно на 40 % по сравнению с лазерной). Внедрение лазерно-плазменной сварки способно изменить существующие взгляды технологов на сварочный процесс и конструкторов на проектирование сварных конструкций. Промышленное применение лазерно-плазменной сварки, в первую очередь, связано с решением задач соединения титановых и алюминиевых сплавов, а также нержавеющих сталей, в диапазоне толщин 0,3…15,0 мм.

Гибридная сварка это процесс, в котором используются два тепловых источника, одновременно действующих на свариваемое изделие (в пределах
общей зоны нагрева). основной особенностью такого вида сварки является взаимное дополнение и усиление воздействия каждого из применяемых
источников. в случае гибридной лазерно-плазменной сварки максимальный эффект достигается при возникновении так называемого синергетического эффекта [1]. Этот эффект заключается в неаддитивности результатов воздействия каждого из тепловых источников по сравнению с результатом
их совместного воздействия. в частности объем металла, расплавленного при гибридной сварке, как правило, превосходит сумму объемов металлов, расплавленных отдельно каждым из составляющих гибридного процесса источников энергии. в противном случае сварку принято считать не гибридной, а комбинированной.
одной из первых работ по гибридной сварке принято считать вышедшую в 1979 г. статью о совмещении сварки дугой с неплавящимся электродом (TIG) с лазерной сваркой [2]. вскоре после нее, в 1980 г., вышла более подробная работа профессора в.М. стина (великобритания) [3]. ему же принадлежит ряд патентов в этой области (например, [4]). После публикаций в.М. стина гибридные лазерные процессы стали изучать в большинстве промышленно развитых стран мира.
Первыми в гибридных сварочных процес-ах стали применять со2-лазеры с длиной волны 10,6 мкм, поскольку они обладали большей мощностью и простотой обслуживания. Этот тип лазеров применяется до сих пор [5, 6]. затем все более широкое применение начали получать Nd:YAG-лазеры [7]. одним из основных преимуществ этого типа лазеров является более короткая длина волны (1,06 мкм), на которой наблюдается повышение поглощающей способности металлов, а, следовательно, и эффективного КПД процесса сварки. на сегодняшний день в процессах гибридной сварки активно используют недавно появившиеся в серийном производстве дисковые и волоконные лазеры [8, 9]. Эффективность их использования связана с более высоким КПД (25…35 %) этих устройств, что также способствует повышения эффективного КПД сварки [8, 9].
Как правило, при гибридной лазерно-плазменной сварке сфокусированный лазерный пучок направлен по нормали к поверхности свариваемого изделия (рис. 1) [10, 11], либо под небольшим (до 10º) углом (рис. 2) [12]. Конструктивно лазерно-плазменная сварочная головка может состоять из отдельных элементов — лазерной фокусирующей системы и плазмотрона, либо быть интегрированной в общем корпусе (рис. 3) [13].

Полное содержание статьи: http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/113165/05-Bushma.pdf?sequence=1

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