Лазерный мир

Э. Е. Брюханов // В сборнике: РЕШЕТНЕВСКИЕ ЧТЕНИЯ. Материалы XXIV Международной научно-практической конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М. Ф. Решетнева. В 2 ч.. под общ. ред. Ю. Ю. Логинова. Красноярск, 2020. С. 361-362.

Метрологическое обеспечение процесса изготовления тонкостенных труб из алюминиевой фольги лазерной сваркой предусматривает контроль параметров сварочного процесса, а также контроль герметичности сварного соединения. Лазерная сварка является сложным процессом, требующим детального контроля.

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]:

•  концентрация в зоне воздействия лазерного луча высоких плотностей мощности;
•  высокий энергетический КПД процесса сварки;
•  высокий уровень физико-механических свойств сварного шва;
• возможность точного дозированного подвода энергии в зону сварки.

Принцип действия лазерной сварки сводится к то- му, что лазерное излучение направляют в фокус, где из него создается пучок, который и попадает на свариваемые детали. Пучок попадает внутрь металла, поглощается им, нагревает металл, вследствие чего происходит плавка и возникает сварочный шов [1].

Удобство метода состоит в том, что такую сварку производят путем частичного или полного проплавления, в любом положении, под любым углом.

Сварка алюминиевых сплавов характеризуется ря- дом особенностей, связанных с взаимодействием рас- плавленного металла с газами окружающей среды, испарением легирующих элементов, образованием оксидной пленки на поверхности, затрудняющей качественное проведение сварочного процесса. Основные трудности сварки алюминия и его сплавов в большинстве своем устраняются применением кон- центрированных источников энергии, к которым от- носятся лазерный и электронный луч.

Под лазерную сварку соединяемые поверхности подготавливают также тщательно, как и под дуговую, включая механическую обработку, травление с по- следующим осветлением, промывку в горячей воде и зачистку шабером непосредственно перед сваркой [2]. Лазерную сварку осуществляют в среде защитных газов. Обычно рекомендуется использовать гелий для защиты верхней части сварочной ванны, а для корне- вой части шва может быть использован аргон. Расход гелия должен быть не менее 7–8 л/мин, а аргона 5–6 л/мин [2].

При лазерной сварке алюминиевых сплавов (табл. 1) наблюдается характерная особенность рас- плавления металла лишь при определенном уровне мощности и плотности мощности. Например, для сплава АМг6 пороговая мощность излучения СО2 составляет 2–2,2 кВт. При этом сразу достигается глубина проплавления 1,5–2,0 мм, а при меньших значениях мощности проплавление полностью отсутствует. Это обстоятельство связано с высоким коэффициентом отражения алюминиевой поверхностью и последующим резким снижением отражения после начала плавления.

Прочность сварных соединений толщиной 2,0 и 3,0 мм составляет не менее 0,9 от прочности основного металла при сварке без присадочной проволоки (табл. 2). Разрушаются соединения преимущественно по шву [3].

На протяжении всего процесса лазерной сварки необходимо обеспечивать контроль основных техно- логических режимов и параметров, а также контролировать входные и выходные значения заготовки.