Лазерный мир

Рахимов Р.Р., Звездин В.В // «Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация», №2(85), 2020 год

Аннотация: Изложены особенности формирования сварного шва в металлах. На основе экспериментальных исследований показано, что качество технологического процесса сварки зависят от энергетических характеристик, температуры сварной ванны и параметров предварительной подготовки стыковых поверхностей. Данный подход позволяет построить зависимость показателей качества от параметров системы и в дальнейшем систему автоматизированного управления технологическим процессом лазерной сварки металлов.

Введение. Лазерная сварка — технологический процесс, при которой в качестве источника теплоты используется лазерное излучение. Использование твердотельных и газовых лазеров как непрерывного, так и периодического действия при процессе сварки относится к методам сварки плавлением. Лазерная сварка используется для сварки одинаковых и разнородных металлов, а также заготовок разной толщины в многочисленных отраслях промышленности, в том числе машиностроение, авиастроение и т.д.

Исходя из литературного обзора можно сделать выводы, что лазерная сварка металлов широко применяется благодаря преимуществам, которые выделяют ее на фоне остальных способов получения неразъемных соединений:

1. Обеспечивается высокая точность соединения; качество соединения становится более высоким;
2. ЛС металлов является очень производительным процессом;
3. Лазер не загрязняет окружающую среду;
4. Тепловому воздействию подвергается только тот металл, который находится в фокальном пятне лазерного излучения.

К основным недостаткам сварных соединений, выполненных ЛС относятся:

1. Большая цена используемого оборудования;
2. Низкий коэффициент полезного действия, что создает высокие затраты энергии, поэтому применяется ЛС преимущественно для листового металла не большой толщины.

Технологические особенности лазерной сварки металлов

В промышленности, в основном, используются лазеры твердотельные и газовые, с непрерывным или импульсным излучением. Высокая концентрация энергии лазерного излучения в процессе сварки обеспечивает малый объем расплавленного металла, небольшие размеры зоны термического влияния, высокие скорости нагрева и охлаждения сварного шва. Снижение зон термического влияния уменьшает деформацию деталей в целом, а в зонах вблизи шва уменьшает эффект структурных и фазовых превращений, снижает остаточные напряжения, которые проводят к образованию таких дефектов как горячие трещины, холодные трещины и газовые поры в шве, влияющие на усталостные характеристики и механические свойства швов при сварке лазером. Высокая точность и концентрация позволяют сваривать детали малых толщин намного качественней, чем при традиционных видах. На сегодняшний день имеются лазерные технологические комплексы, позволяющие сваривать различные материалы без особых ограничений по толщине.

Критерии, предъявляемые к качеству сварного шва многообразны. Они зависят от технических требований к изделию. Самыми главными являются механические свойства соединений, геометрия сварного шва, технологическая прочность, размеры литой зоны, химический состав, отсутствие дефектов, структура шва.

При лазерной сварке с глубоким проплавлением металл шва защищают от окисления защитным газом. Для защиты зоны лазерной сварки можно использовать флюсы такого же состава, что и при дуговой сварке. Применяют их в виде обмазок, наносимых на свариваемые кромки.

Полное содержание статьи: https://elibrary.ru/item.asp?id=43864478