Лазерный мир

Привезенцев В.И., Минаева Н.И., Белоусов И.В. // Опубликовано В сборнике: Информатика и технологии. Инновационные технологии в промышленности и информатике (РНТК ФТИ-2018) Сборник трудов конференции. 2018. С. 743-748.

Целью работы являлась оценка возможности использования экзотермических реакций в сварочной ванне для повышения эффективности проплавления и, следовательно, увеличения КПД процесса импульсной лазерной сварки. При- ведены некоторые примеры и результаты экспериментов по данному исследованию.

Отражение лазерного излучения от поверхности свариваемого металла является одной из причин снижения эффективности использования лазера в сварочных процессах. Наиболее существенно это проявляется при импульсной лазерной сварке, поскольку периодически генерируемые импульсы направляются по мере перемещения источника на холодную поверхность свариваемого металла, имеющего максимальный коэффициент отражения.

Экзотермические реакции, результатом которых является образование интерметаллидов типа NiAl, Ni3Al, FeAl3 и др., а также реакции взаимодействия активных металлов с оксидами сопровождаются выделением энергии, которая может быть использована, например, для формирования сварочной ванны.

Необходимым условием начала реакции является образование физического контакта — хемосорбция реагирующих металлов. После стадии хемосорбции в результате гетеродиффузии, возможно образование интерметаллидов, однако для возникновения химических связей необходимо время достижения концентраций соответствующих стехиометрическому составу. В условиях импульсной лазерной сварки достижение равновесных концентраций маловероятно, однако интенсивное перемешивание расплава при действии лазерного излучения делает возможным активацию взаимодействия. Учитывая, что молекулярный вес NiAl составляет 85,7 гр./моль. можно ценить величину дополнительной энергии при сварке малогабаритных соединений из алюминиевых сплавов Масса единичной сварной точки полученной при выходной энергии 9 Дж, дефокусировка 0, длительность импульса 4 мс не превышает 1…5 мг., тогда как при образовании 1мг интерметаллида NiAl выделяется 28,5 Дж. т.е. энергия экзотермической реакции соизмерима с энергией сварочного источника теплоты.

Эксперименты по сварке алюминиевого сплава АМг-6 проводились с использованием никелевой прослойки. На Рис. 1 представлены сечения сварных
соединений сплава АМг-6 с прослойкой и без прослойки, выполненные на следующем режиме: энергия излучения 9 Дж, дефокусировка 0, длительность импульса 4 мс.

Список литературы

1. Теория сварочных процессов: Доп. УМО вузов в качестве учебника для вузов. 2 издание. п/ред. Неровный В.М., М.: Изд. МГТУ, 2016г.

2. Рыкалин Н.Н., Углов А.И., Кокора А.И. Лазерная обработка материалов. «Машиностроение». – М, 1975.

Полное содержание статьи: https://elibrary.ru/item.asp?id=36937494