Лазерный мир

Малинский Тарас Владимирович, Миколуцкий Сергей Иванович, Рогалин Владимир Ефимович, Филин Сергей Александрович, Хомич Юрий Владиславович, Ямщиков Владимир Александрович // RU 2 752 822 C1

Предлагаемое изобретение относится к области лазерной техники, машиностроения и электроники, в частности к оптическим и сварочным технологиям, а именно: к способам предварительной обработки поверхности перед сваркой лучом лазера, и может найти применение в разных секторах машиностроения и металлургии, например, при подготовке перед диффузионной сваркой металлических заготовок для формирования посредством наноструктурирования поверхности предварительной обработкой импульсным лазерным лучом их поверхностных слоев с повышенными качеством соединения металлических деталей при диффузионной сварке, например, лопаток газовых турбин, в частности при их восстановлении.

Улучшение механических характеристик сварных соединений при диффузионной сварке возможно за счет формирования на свариваемых поверхностях разных упорядоченных структур, в том числе микронного и субмикронного масштаба [5-7]. Для их создания могут применяться такие технологические приемы, как лазерная модификация свариваемых поверхностей заготовок. Перспективным методом формирования наноструктуры на металлической поверхности может стать прямое лазерное наноструктурирование наносекундными импульсами [13-16]. Ультрафиолетовая область спектра лазерного излучения более предпочтительна вследствие более высокого поглощения излучения металлами по сравнению с видимой и инфракрасной областями спектра. Эффективное воздействие лазерного излучения на тонкий (~1 мкм) приповерхностный слой металла позволяет получать разные микро- и наноструктуры с заданными параметрами.

В работах [17, 18] показано, что предварительная термообработка свариваемых поверхностей лазерным излучением способствует снижению рабочей температуры процесса и величины прикладываемого давления при увеличении предела прочности сварного шва и относительного удлинения.

Вероятно, это происходит вследствие значительного увеличения коэффициента диффузии при импульсном лазерном воздействии [19, 20]. Причем, как правило, для микро- и наноструктурирования поверхности материалов применяются фемтосекундные лазеры [21-23], в то же время наносекундные лазеры в настоящее время остаются наиболее доступными, надежными и производительными источниками лазерного воздействия [24-27], в том числе обеспечивающими решение задачи микро- и наноструктурирования поверхности материалов.

Новый технический результат достигается тем, что в способе сварки деталей из жаропрочных сплавов на никелевой основе с использованием лазерного излучения, включающий формирование лазерным излучением зоны тепла, перемещение зоны тепла относительно поверхности детали из жаропрочного сплава на никелевой основе по заданной траектории, термообработку, охлаждение свариваемой детали, в отличие от прототипа, лазерным излучением наносекундного импульсного лазера с плотностью энергии в несколько единиц Дж/см2 осуществляют обработку поверхности деталей из жаропрочных сплавов на никелевой основе со скоростью охлаждения наноструктурируемой поверхности, обеспечивающей формирование на ней рельефных структур с размером менее 100 нм, при этом коэффициент перекрытия пятен лазерного луча, определяемый как отношение площади, обработанной двумя лазерными импульсами, к площади одного пятна от лазерного луча.

Полное содержание статьи: https://patenton.ru/patent/RU2752822C1