Лазерный мир

Шварц И.В., Никифоров С.А., Горунов А.И.// В сборнике: Развитие науки и практики в глобально меняющемся мире в условиях рисков. сборник материалов XXV Международной научно-практической конференции. Москва, 2024. С. 202-208. 

В работе представлен лазерно-акустический способ точечного нагрева тонколистовой нержавеющей стали марки AISI 316L. С помощью метода 3D печати разработана специальная оснастка для проведения экспериментов с и без приложения ультразвуковых колебаний. Передача ультразвуковых колебаний осуществляется посредством излучателя Ланжевена мощностью 100 Вт и частотой 40 кГц. Проведен анализ качества полученной сварной точки. Установлено, что интенсификация течений в ванне расплава при введение ультразвуковых колебаний приводит к значительному прогибу поверхности жидкой ванный расплава. Показано влияние ультразвуковых колебаний на твердость сварной точки. Установлено, что ультразвуковые колебания приводят к увеличению твердости сварной точки на 6%.

Лазерное излучение является одним из наиболее предпочтительных источников нагрева при обработке и получении металлических изделий. Благодаря высокой концентрации энергии в фокусе обеспечивается большая
скорость обработки, минимальное коробление и деформирование заготовок, а также возможна работа с более широким спектром материалов по сравнению с дуговыми процессами.
Лазерное излучение нашло своем применение во многих областях промышленности и является одним из критических важных для независимого развития государства [1]

Одним из активно развивающихся научно-исследовательский направлений является разработка способа лазерной сварки с одновременным приложением ультразвуковых колебаний (УЗК) [2,3].
Исследования подтверждают, что ультразвуковые колебаний могут быть использованы как эффективный инструмент для повышения качества сварных швов из высокопрочных алюминиевых сплавов [4].
Область применении лазерно-акустического способа сварки не ограничивается сваркой однородных материалов. В работах [5,6] показана эффективность данного способа при сварке разнородных материалов таких как Hastelloy C-276 с нержавеющей сталью AISI 304. Результаты экспериментов подтверждают эффект получения повышенных механических свойств, мелкозернистой и гомогенной структуры.

Разнообразие способов воздействия и введения УЗК в сварочную ванну предопределило поиск оптимального решения по созданию комбинированной технологии сварки с УЗК. В данной работе исследуется влияние лазерно- акустического способа точечного нагрева нержавеющей стали на твердость сварной точки.
Методика исследований
Для проведения экспериментов были подготовлены две металлические пластины из нержавеющей стали марки AISI 316L. Размеры пластин: длина – 100 мм, ширина – 50 мм, толщина – 1 мм.
Процесс лазерного точечного нагрева проводился с помощью иттербиевого волоконного лазера ЛС-6-К производства фирмы IPG Photonics. Ультразвуковое воздействие осуществлялось с помощью излучателя Ланжевена мощностью 100 Вт и частотой 40 кГц.
Методом 3D печати по принципу FDM из материала ABS была подготовлена оснастка для закрепления ультразвукового излучателя. Контакт между излучателем Ланжевена и пластиной обеспечивается через соосные технологические отверстия с использованием болтов и гаек. Таким образом обеспечивается жесткость крепления и неподвижность обрабатываемой пластины. Общий вид экспериментальной установки представлен на рис.1.
Макроструктура оценивалась с помощью оптического микроскопа Carl Zeiss Axio Observer.A1m после электролитического травления с использованием подобранного реагента – 5% раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Перед травлением сваренные образцы шлифовались набором алмазных шлифовальных дисков и полировались с использованием алмазных суспензий.

Полное содержание на https://adm.nauka20-35.ru/Files/EditionFiles/2024_XXV%20%D0%9C%D0%9A%D0%A0%D0%9D%D0%9F.pdf