Новости лазерных технологий.

В экспериментах была использована гибридная лазерно-дуговая сварочная установка, собранная в ИЛиСТ СПбГПУ на базе исследовательского лазерного комплекса, приобретенного в рамках инновационной образовательной программы СПбГПУ. В качестве источника лазерного излучения использовали иттербиевый волоконный лазер ЛС-5 с максимальной выходной мощностью 5 кВт. Излучение транспортировалось по волоконному кабелю к оптической сварочной головке лазерно-дугового модуля. Для фокусировки излучения использовали сварочную головку YW 50 фирмы Ргесiteс с фокусным расстоянием 350 мм и фокальным диаметром 0,4 мм.

Экспериментальная установка также укомплектована источником питания дуги ВДУ-506ДК, производства фирмы «ИТС», лицензированным для сварки трубопроводов. Данный источник питания обеспечивает в режиме МIG-МАG (плавящийся электрод в среде инертного или активного защитного газа) требуемые значения наклона внешней характеристики. В диапазоне токов сварки 300–400 А, при ПН=100% и напряжении 29-30 В может быть достигнута эффективная тепловая мощность дугового источника 6500-9000 Вт. Для подачи присадочного материала использовали полуавтомат ПДГО-511, входящий в комплект дугового модуля. В ходе экспериментов проплавляли и сваривали встык плоские стальные образцы толщиной 8 мм, 1 и 12 мм из сталей СтЗ, 25Г2С, ЮГ2ФБЮ, 12Х18Н9Т.

Сварку осуществляли прямолинейными стыковыми швами в нижнем пространственном положении. Для защиты сварочной ванны и металла шва использовали Аr, СО2 и их смеси. Расстояние от коаксиальной защитной форсунки газа до листа 8,0 мм. Проведены исследования влияния некоторых из вышеперечисленных параметров на геометрию зоны проплавления. Установлено, что в изученных диапазонах параметров возможно получение зон проплавления, обеспечивающих малый удельный энерговклад и достаточных для образования монолитного сварного соединения. При этом зона термического влияния, которая может являться источником зарождения таких дефектов как трещины, достаточно узка и при толщине сваренных образцов 8 мм не превышает 1,0-1,5 мм. Показана возможность формирования однопроходного сварного шва, при котором присадочный материал проникает на всю глубину плавления. Фактором, способствующим проникновению присадочного материала в корень шва, может являться сканирование лазерного луча внутри сварочной ванны. С целью выявления оптимальных частот сканирования в ходе данной работы были изучены амплитудно-частотные характеристики колебаний пароплазменного факела, истекающего из зоны взаимодействия луча со свариваемым материалом. Показано наличие характерных частот колебаний в диапазоне десятков, сотен и тысяч герц, совпадающих с частотами перемещения жидкой фазы внутри сварочной ванны и зоны взаимодействия лазерного луча по передней стенке парогазового канала.

Возможность формирования металла шва с помощью присадочного материала, в сочетании с возможностью регулируемого за счет сканирования участия в этом процессе основного металла обеспечивает получение его требуемых механических свойств. С целью предотвращения формирования пор и растворения газов (азот, кислород) в жидком металле, уменьшения разбрызгивания металла и, в конечном счете, обеспечения качества сварного соединения, процесс сварки следует вести в среде защитных газов.
В качестве таких газов целесообразно использовать аргон или смеси аргона с небольшими добавками углекислого газа (5–10%).

Источник: РЖ «СВАРКА» ВИНИТИ: 09.10-63.165; 2009, № 10, с.15 / Тр.СПбГТУ.- 2009, № 510, с.3-18, 258.

.