Лазерный мир

Брюханов Э. // В сборнике: АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ АВИАЦИИ И КОСМОНАВТИКИ. Сборник материалов VII Международной научно-практической конференции, посвященной Дню космонавтики: в 3 томах.

Сварка алюминиевых сплавов обладает рядом особенностей, связанных с взаимодействием расплавленного 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 устраняются применением концентрированных источников энергии, к которым относятся лазерный и электронный луч [1].
Перед процессом лазерной сварки поверхность заготовки необходимо тщательно подготовить, для этого осуществляется механическая обработка, травление с последующим осветлением, промывка в горячей воде и зачистка поверхности перед сваркой [2].

Лазерная сварка осуществляются в среде защитных газов. В основном рекомендуется использовать гелий для защиты верхней части сварочной ванны, а для корневой части шва используется аргон. При этом, расход гелия должен быть не менее 7—8 л/мин, а аргона 5—6 л/мин [2].

При лазерной сварке алюминиевых сплавов наблюдается характерная особенность расплавления 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 [2]. Это обстоятельство связано с высоким коэффициентом отражения алюминиевой поверхностью и последующим резким снижением отражения после начала плавления [3].

Лазер 1 формирует излучение 2, которое генерируется оптической системой 3 в пучок и направляется на заготовку (алюминиевую трубу) 4. С помощью микроскопа 5 происходит визуальный контроль процесса лазерной сварки. Механизм 6 обеспечивает фиксацию заготовки на рабочей позиции и перемещение алюминиевой трубы в области сварки. Установка снабжена программным устройством 7, управляющим механизмом 6. Датчик 8 предназначен для контроля параметров излучения, а датчик 9 — параметров технологического процесса (температуры зоны сварки, яркости свечения плазменного факела, энергии отраженного излучения и т. п.). Сигналы с датчиков 8 и 9 поступают в элементы управления лазером непосредственно или через программное устройство, передавая информацию, необходимую для автоматического управления процессом сварки. Для подачи в рабочую зону той или иной технологической среды, а также утилизации из рабочей зоны продуктов сгорания материалов используются соответствующие устройства 10 и 11. Для повышения КПД процесса сварки металлов и введения дополнительной энергии установка снабжена устройством 12 (генератор ультразвука, устройство возврата отраженного излучения, трансформатор).

В процессе лазерной сварки необходимо контролировать технологические режимы. Контроль достигается путем измерений значений входных и выходных данных свариваемого материала, мощности лазерного луча, энергии импульса, частоты повторений, температуры, скорости и т. д. Измерения происходят с помощью специальных приборов табл. 3.

Полное содержание статьи на https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47575675