Технологія лазерного зварювання
Установки для автоматичного зварювання поздовжніх швів обечайок - у наявності на складі!Висока продуктивність, зручність, простота в керуванні та надійність в експлуатації.
Зварювальні екрани та захисні шторки - в наявності на складі!Захист від випромінювання при зварюванні та різанні. Великий вибір. Доставка по всій Україні!
Застосування лазерного зварювання
Відпрацьовано технологію лазерного зварювання малих та середніх (5—10 мм) товщин. Однак широке застосування лазерного зварювання часом стримується міркуваннями економічного характеру. Вартість технологічних лазерів поки досить висока, що вимагає ретельного аналізу можливостей застосування лазерного зварювання. Перспектива для лазерного зварювання виникає тоді, коли застосування традиційних способів зварювання пов'язане з труднощами.
Лазерне зварювання слід рекомендувати при необхідності одержання прецизійної конструкції, форма та розміри якої практично не повинні змінюватися в результаті зварювання; можливості значного спрощення технології виготовлення зварних конструкцій за рахунок виконання зварювання у вигляді заключного процесу без подальших операцій редагування або механічної обробки для досягнення необхідної точності; необхідності суттєвого збільшення продуктивності, так як процес лазерного зварювання може здійснюватися на швидкостях 100-200 м/год і більше, що в кілька разів перевищує швидкість найпоширенішого традиційного способу дугового зварювання; виробництві великогабаритних конструкцій малої жорсткості з важкодоступними швами. При цьому на відміну від електронно-променевого зварювання не потрібні вакуумні камери; поєднанні важкозварюваних матеріалів, у тому числі різнорідних.
Лазерне випромінювання рекомендується використовувати для виготовлення конструкційз урахуванням технологічних особливостей лазерного зварювання основних конструкційних матеріалів.
Зварювання сталей
Якість та надійність зварних з'єднань, що виконуються лазерним променем, значною мірою визначаються точністю збирання елементів під зварювання. Необхідна точність складання досягається підготовкою кромок, що зварюються на металорізальних верстатах (струганням, фрезеруванням, точенням).
Поверхню металу в зоні зварювання слід очищати від окалини, іржі, інших забруднень та від вологи. Зазначені забруднення та волога створюють умови для утворення пористості, оксидних включень, а в деяких випадках і холодних тріщин у металі шва та зоні термічного впливу за рахунок насичення воднем.
Зачищати поверхні, що зварюються, слід щітками з нержавіючої сталі на ділянці не менше 10—15 мм як вище, так і нижче кромок, що зварюються. Зачищаються також торцеві поверхні, прилеглі до зварюваних ділянок. Після зачистки місце зварювання рекомендується знежирити.
Складання під зварювання має забезпечувати можливість ретельного припасування кромок по всій довжині шва з мінімальним зазором і перекосом кромок. При товщині матеріалу, що зварюється, 1,0 мм зазор не повинен перевищувати 5-7% товщини (не більше 0,2-0,3 мм). Зміщення однієї кромки щодо іншої за висотою не повинно перевищувати 20-25% від товщини деталей, що зварюються (не більше 0,5 мм).
При збиранні під зварювання не рекомендуються прихватки. У разі потреби прихватки слід виконувати променем лазера.
Переважне з'єднання - стикове. Нахлесточные і замкові з'єднання вуглецевих сталей не рекомендуються через високу чутливість до концентраторів напруги.
Захищати поверхні шва від окислення слід гелієм або сумішшю гелію з аргоном у співвідношенні 2:1, атакож аргону з вуглекислим газом при співвідношенні 3:1, що подаються через спеціальне сопло. Корінь шва зі зворотного боку рекомендується захищати аргоном. У деяких випадках при зварюванні низьковуглецевих сталей допускається відсутність захисту шва.
Характерні режими безперервного лазерного зварювання деяких сталей забезпечують поєднання якісного формування шва, високої технологічної міцності та високих механічних властивостей зварного з'єднання (табл. 6.1).
Таблиця 6.1. Характерні режими безперервного лазерного зварювання сталей
Як випливає з табл. 6.1 оптимальні режими зварювання сталей забезпечуються порівняно високими (80-120 м / год) швидкостями зварювання. При цьому потужність лазерного випромінювання може бути орієнтовно підібрана з умови 1 кВт на 1 мм товщини деталі, що зварюється.
Подані у табл. 6.1 режими дано для стикових зварних з'єднань, але в першому наближенні їх можна використовувати і для кутових, таврових, прорізних та інших видів з'єднань.
Зварювання алюмінієвих та магнієвих сплавів
Зварювання алюмінієвих та магнієвих сплавів характеризується рядом особливостей, пов'язаних із взаємодією розплавленого металу з газами навколишнього середовища, випаровуванням легуючих елементів, утворенням оксидної плівки на поверхні панни, що ускладнює якісне проведення зварювального процесу. Основні труднощі зварювання алюмінію та його сплавів здебільшого усуваються застосуванням концентрованих джерел енергії, до яких належать лазерний та електронний промінь.
Під лазерне зварювання поверхні, що з'єднуються, готують також ретельно, як і під дугову, включаючи механічну обробку, травлення з подальшим освітленням, промивання в гарячій воді і зачистку шабером безпосередньо перед зварюванням.
Лазернузварювання здійснюють у середовищі захисних газів. Зазвичай рекомендується використовувати гелій для захисту верхньої частини ванни, а для кореневої частини шва може бути використаний аргон. Витрата гелію має бути не менше 7-8 л/хв, а аргону 5-6 л/хв.
Таблиця 6.2. Оптимальні режими зварювання алюмінієвих сплавів випромінюванням СО2-лазера
При лазерному зварюванні алюмінієвих, сплавів (табл. 6.2) спостерігається характерна особливість розплавлення металу лише за певного рівня потужності та щільності потужності. Наприклад, для сплаву АМг6 гранична потужність випромінювання СО2 становить 2-2,2 кВт. При цьому відразу досягається глибина проплавлення 15-20 мм, а при менших значеннях потужності проплавлення повністю відсутня. Ця обставина пов'язана з високим коефіцієнтом відбиття алюмінієвою поверхнею та подальшим різким зниженням відбиття після початку плавлення.
Міцність зварних з'єднань товщиною 2,0 та 3,0 мм становить не менше 0,9 від міцності основного металу при зварюванні без присадкового дроту (табл. 6.3). Руйнуються з'єднання переважно по шву.
Таблиця 6.3. Механічні властивості основного металу (числитель) та зварних з'єднань (знаменник) із сплаву АМг6
Примітка. Матеріал завтовшки 4.0 мм нагартований.
Зварні шви магнієвих сплавів, виконані променем лазера, добре формуються, не утворюючи провисання при зварюванні на вазі. Це дозволяє на відміну від дугового зварювання здійснювати лазерне зварювання без застосування підкладок, що спрощує технологію виготовлення, особливо великогабаритних конструкцій.
Механічні властивості зварних сполук, виконаних лазерним випромінюванням з оптимальними параметрами режимів (табл. 6.4), перебувають на рівні відповідних властивостей основногометалу.
Таблиця 6.4. Режими лазерного зварювання магнієвих сплавів безперервним випромінюванням СО2
Зварювання титанових сплавів
Основними труднощами зварювання титанових сплавів є висока хімічна активність металу при підвищених температурах і особливо в розплавленому стані, схильність до зростання зерна при нагріванні до 330-350 ° С і вище, а також підвищена схильність до утворення холодних тріщин при підвищенні вмісту у шві та навколошовній зоні домішок газів, особливо водню. Перелічені труднощі усуваються при зварюванні з мінімальними значеннями погонної енергії, що забезпечуються такими висококонцентрованими джерелами енергії, як лазерний та електронний промені.
Необхідна ретельна підготовка кромок під зварювання, включаючи механічну обробку або дробоструминну, піскоструминну з наступним хімічним травленням, освітленням та промиванням.
Істотно впливає властивості зварних сполук якість захисту поверхні, кореня шва, остигаючих ділянок шва і околошовной зони до 400—500 °З. Для захисту поверхні шва та плазмопригнічення в зоні лазерного впливу використовується гелій високої чистоти з орієнтовною витратою 10-12 л/хв. Для захисту поверхні, що остигає шва і кореня можна застосовувати аргон підвищеної чистоти з орієнтовною витратою для кореня шва 4-5 л/хв і для поверхні шва 15-18 л/хв.
Режими лазерного зварювання вибираються з умов забезпечення якісного формування, необхідної геометрії шва, запобігання утворенню холодних тріщин та створення найбільш сприятливих структур у шві та навколошовній зоні (табл. 6.5).
Таблиця 6.5. Режими лазерного зварювання титанових сплавів
Підвищені механічні властивості зварних з'єднань, виконаних лазерним зварюванням (табл.6.6), пов'язані з високою швидкістю процесу і відповідно з високими швидкостями охолодження металу шва і навколошовної зони, що становлять у поліморфній області 400-600 ° С/с порівняно з 20-25 ° С/с при дуговому зварюванні. Це призводить до підвищення дисперсності металу шва в три-чотири рази, а також значного подрібнення зерна у навколошовній зоні.