Лазерный мир

Девойно, О. Г. Лапковский, А. С. Луцко, Н. И. Пантелеенко, Ф. И. // Журнал: Наука и техника, Издательство: Белорусский национальный технический университет (Минск), 1/ 2014, с: 7-11, УДК: 621.791.725

Исследовано влияние параметров процесса лазерной сварки с применением волоконных лазеров на процесс формирования сварного соединения, его геометрические и физико-механические свойства при сварке рессорно-пружинной стали и системы «железо — медь — никель».

Описание на английском языке:

Peculiar features of laser welding process for dissimilar materials on ferrum or copper-nickel base

Panteleenko f.I., devoino o.G., lapkovskiy a.S., lutsko n.I., Belarusian National Technical University

The paper presents investigations on influence of laser welding parameters with fiber lasers on formation of a welding joint, its geometrical and physical and mechanical properties while welding spring steel and Fe-Cu-Ni system.

Введение. Среди технологических применений мощных лазеров все более широкое распространение получает лазерная сварка. Это связано со специфическими особенностями указанной технологии, делающими ее привлекательной, а в ряде случаев – незаменимой для решения технических проблем. К таким особенностям относятся [1, 2]: концентрация в зоне воздействия лазерного луча высоких плотностей мощности, что позволяет реализовать механизм «кинжального проплавления», обеспечивающий минимизацию размеров зоны термического влияния; высокий энергетический КПД процесса сварки;
высокий уровень физико-механических свойств сварного шва; возможность точного дозированного подвода энергии в зону сварки.
Последнее обстоятельство определяет перспективность применения лазерной сварки для решения сложной технологической задачи – соединения разнородных материалов. Особенно остро она стоит для соединения материалов, сильно отличающихся между собой по свойствам. Примером такой задачи может служить проблема качественного соединения алмазосодержащих сегментов дисковых пил, изготовленных методом порошковой металлургии, со стальным корпусом. Как правило, связку указанных сегментов изготавливают из железо-медноникелевых сплавов, температура плавления которых (порядка 1200–1300 К) значительно ниже температуры плавления металла корпуса. Известные методы получения соединений (пайка, механическое крепление) не в полной мере удовлетворяют техническим требованиям к таким изделиям либо по неудовлетворительным прочностным характеристикам соединения, либо из-за перегрева сегментов, приводящего к частичному разложению алмазной фазы, либо по критерию сложности и нетехнологичности конструкции дисковой пилы. Предыдущие исследования, касающиеся технологии лазерной сварки сильно разнородных материалов [3, 4], показывают возможность получения соединений методом лазерной сварки при сквозном проплавлении, пути реализации такой технологии, в частности посредством смещения оси сварочной ванны в сторону более тугоплавкой детали. Однако конкретные технологические рекомендации по обеспечению качественного сварного соединения таких материалов отсутствуют.
В настоящей статье представлены исследования влияния технологических параметров лазерной сварки на качество композитного соединения Cu–Ni–Fe со сталью 65Г при сварке с применением оптоволоконного лазера. В качестве защитного газа в процессе сварки применяли аргон. Сварку начинали и заканчивали за пределами сегментов, так как начало либо завершение сварки на сегменте ведет к образованию пор (трещин).
Оптимальным режимом сварки по критерию прочности сварного соединения был принят режим, соответствующий боковому смещению луча 0,1 мм (v = 550 мм/мин; ∆F = –5 мм).
В этом случае, учитывая, что диаметр луча составляет 0,16 мм, предположительно механизм образования сварного шва заключается в следующем. На первом этапе сварочная ванна образуется на стальной части стыка в соответствии со смещением лазерного луча, затем происходит ее углубление и формирование парогазового канала, что подтверждается наличием прямолинейной составляющей по глубине формы сварного шва. Место стыка свариваемых элементов находится в зоне расплава, примыкающей к парогазовому каналу. При этом более интенсивно зона плавления смещена в сторону стального элемента вследствие его низкой теплопроводности.

Полное содержание статьи: http://sat.bntu.by/jour/article/viewFile/89/84