Лазерный мир

Бабко, Муравьев // Материалы III Всероссийской национальной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, в 3 ч.. Комсомольск-на-Амуре, 2020

Аннотация. Рассмотрены все недостатки, которые были зафиксированы при первых исследованиях и в научных статьях, которые были ранее опубликованы. В качестве решения, были рассмотрены методы для устранения недостатков и улучшения качества сварного шва конструкций из титана и его сплавов. Говоря о лазерной сварки, нельзя не сказать, что на данный момент она занимает одну из ведущих ролей в области инновационных сварочных технологий. При том, что первые лазерные сварочные аппараты датируемы 1961 годом, метод изучен достаточно слабо. При этом, уже было давно доказано о таких несравнимых преимуществах, по сравнению с традиционными методами, как высокая точность и скорость сварки, низкая зона термического влияния, делая рабочую зону менее подверженной фазовым переходам, а также возможность проведения без наличия вакуумной камеры [1] [2]. С обратной стороны были обнаружены множество недостатков, из-за которых данный тип сварки ещё невозможно применять в массовом производстве, а именно: сложное поддерживание газовой защиты, высокие напряжения в рабочей зоне, сложное подбирание входных параметров, в виду отсутствия справочной литературы. Такие же ранние проблемы, которые преследовали лазерную сварку в прошлом столетии – низкая мощность и малое КПД, уже уходят в прошлое с приходом более результативных оптоволоконных и дисковых лазеров [3] [6] [7]. Проблема же газовой защиты встала с учетом того, что схема, применимая для того же аргонодугового метода, не подходит, а методы, представленные группой Патона достаточно трудоемки и задаются вопросы о её применении на узких участках сваривания. Предположение, сделанное на основе той же лазерной резки, стало в том, что лазер «рассекает» все то, через что проходит, т.е. под воздействием своего же давление создает пустое разряженное пространство с разбрасыванием инертного газа. Следовательно, рабочая зона остается незащищенной и вредные примеси по причине высокой активности титана при высоких температурах, попадают в сварной шов, ухудшая его характеристики. Данную проблему удалось решить созданием дополнительной оснастки, выполняющая роль «купола», не позволяя разгонять инертный газ по всей рабочей поверхности. Как минимум, данная конструкция помогла решить проблему с насыщенностью вредными примесями на лицевой стороне шва. Второй проблемой стали сильные напряжения по сравнению с традиционными методами. Твердость образцов показал рост твердости на 21-23%, что ещё держится в отметке удовлетворительно, но приходится задумываться о целесообразности использования данного метода при сваривании ответственных конструкций [6] [7]. Методы, которые планируются для устранения недочетов, являются дополнительные после- сварочные операции, а именно термообработка, которая как минимум должна показать возможность снятия внутренних напряжений без глобальных изменений в технологии лазерной сварки по титану. Переходя на верное рабочее фокусное расстояние, была замечена проблема с излишней подачей мощности, которая приводила к провалам и прожогам в рабочей плоскости. В итоге, при уже исправленной газовой защите падение мощности составила в 2,5 раза. При этом, скорость прохождения не изменялась. В качестве сравнения входных параметров предложена таблица 1. Самое же это понижение мощности дало понять, что потенциал, при которых лазер мощность испытывать на максимальной мощности в 2000Вт достаточно огромен и сваривания металла в 6 мм не предоставляется чем- то невероятным. Вывод. Рассмотрев все аспекты хотелось сказать, что при первых же исследованиях не вышло создание идеальных и удовлетворительных швов. В виду неслаженных действий и отсутствия каких-либо инструкций и рекомендаций, привели к сложности достижения защиты и качества сварного шва. Дальнейшие действия, поставленные в данной работе поставлены именно на усовершенствования и получения образцов со структурой схожей с основным металлом.

Полное содержание статьи: https://elibrary.ru/item.asp?id=43865208