Лазерный мир

Верижников В.Ю., Рубан К.Е., Плетнев Н.О. // В сборнике: МОЛОДЕЖЬ И НАУКА: АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ материалы II Всероссийской национальной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 2019. С. 58-61.

Лазерная сварка (ЛС) позволяет решить эту проблему, в виду высокой концентрации луча, который уменьшает зону термического влияния (ЗТВ). Высокая точность и концентрация позволяют сваривать детали малых толщин намного качественней, чем при традиционных видах, а также не использовать присадочный материал, повышая экономический показатель при производстве.

К таким особенностям относятся [1, 2, 3]:

– 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.

Особенностью лазерной обработки материалов является локальный характер теплового воздействия, минимальная термическая деформация, широкий диапазон регулирования энергетических характеристик лазерного луча, обеспечивающих жесткий термический режим с высокими скоростями нагрева и охлаждения, возможность получения качественных сварных швов и высокопрочных поверхностных слоев [4].

Цель данной работы заключается получение сварного соединения тонкостенных листового металла из нержавеющей стали 12Х18Н10Т при помощи иттербиевой лазерной сварки (модели ЛС-2) установленный на роботе манипуляторе (модели KUKA KR 60-3).

Нержавеющая сталь применяется во всех отраслях промышленности, а особенное распространение в пищевой, фармацевтической,

нефтехимической промышленности, а также в судостроение, машиностроении, авиастроении.

Исходя из литературного обзора можно сделать выводы, что лазерная сварка нержавеющей стали широко применяется благодаря преимуществам, которые выделяют ее на фоне остальных способов получения неразъемных соединений: Обеспечивается высокая точность соединения; качество соединения становится более высоким; ЛС металлов является очень производительным процессом; лазер не загрязняет окружающую среду; тепловому воздействию подвергается только тот металл, который находится под лучом лазера, тогда как близлежащая область остается неподверженной теплу.

К недостаткам неразъемных соединений, выполненных ЛС, усложняющим её широкое применение относятся: Большая цена используемого оборудования; низкий коэффициент полезного действия, что создает высокие затраты энергии, поэтому применяется ЛС преимущественно для листового металла не большой толщины.

Для апробации технологии лазерной сварки сталей марки 12Х18Н10Т подготавливались следующим образом, цельную пластину размечали на образцы с размерами 80×50×1,5 мм и производили механическую резку при помощи гильотинных ножниц, далее полученные образцы закреплялись в стык без зазора на сварочный и при помощи установки для ЛС выполняли прихватки (мощность лазера составляла 420 Вт., фокусное расстояние в 236 мм. и время выдержки луча одна секунда).

Для получения неразъёмного соединения из стали марки 12Х18Н10Т подготовленные пластины сваривались при помощи иттербиевой волоконной лазерной сварки на режимах, представленных в таблице 1.

Вывод: Проведенные эксперименты показали возможность получения полного формирования сварного соединения сталей марки 12Х18Н10Т при помощи иттербиевого волоконного лазера за один проход. Необходимы проведение дальнейших исследований влияния ЛС непосредственно на качество сварного соединения и определение механических свойств, полученных данным способом сварки. А также составление справочных материалов для определения оптимальных параметров лазерной сварки постоянного действия для разных толщин свариваемых деталей.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Технологические процессы лазерной обработки: учеб. пособие для вузов / А. Г. Григорьянц; под ред. А. Г. Григорьянца. – М.: МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2006. – 667 с.

2. LIA Handbook of Laser Materials Processing / J. F. Ready [et al.]. – Orlando: Laser Institute of America, 2001. – 704 p.

3. Ф.И. Пантелеенко лазерная сварка на медно-никелевой основе/ Ф.И. Пантелеенко, О.Г. Девойно, А.С. Лапковский, Н.И. Луцко // Особенности процесса лазерной сварки разнородных материалов на железной и медно- никелевой основе: сб. науч. тр. / Белорусский национально технический университет РАН. : 2014 – С. 7

4. С.Ф. Гнюсов лазерная сварка нержавеющей стали и титановых сплавов / С.Ф. Гнюсов, А.М. Оришич // структурно_фазовое состояние и механические свойства сварных соединений при лазерной сварке титана и нержавеющей стали: сб. науч. тр. / Известия Томского политехнического университета. отд-ния СО РАН. – Новосибирск: 2011. – С. 94

Полное содержание 10