Гибридная лазерно-дуговая сварка

Дуговойразрядимеет ограничения, связанные с недостаточной плотностью мощности источника тепловой энергии (электрической дуги) и проблемой осуществления процесса сварки больших толщин на высоких скоростях, когда происходит срыв дуги с образованием несплавления кромок. Лазерная сварка низкую эффективность нагрева металла, чтообусловлено высокой отражательной способностью.

При гибридной лазерно-дуговой сварке (ЛДС) на сварочную ванну одновременно действуют два источника тепла: лазерный луч и электрическая дуга.

Плазменный факел11, возникающий под воздействием лазерного излучения 2состоит из ионизированных частиц металлов и газов, через которые электроны электрической дуги5(рис. 4.12) распространяются при меньшем электрическом сопротивлении, чтовызывает повышение тока дуги, снижение напряжения и в конечном итоге стабилизирует дуговой разряд при сварке больших толщин (рис. 4.13, а) и сварке с большими скоростями (рис. 4.13, б).

	Рис. 4.12. Схема лазерно-дуговая сварки: 1 - защитный газ; 2 - электрод; 3 - лазерное излучение; 4 - сварочная головка; 5 - дуга; 6 - сварочная ванна; 7 - сварной шов; 8 - анодное пятно; 9 - обрабатываемое изделие; 10 - парогазовый канал; 11 - плазменный факел.
Рис. 4.13. Осциллограммы напряжения дуги (Uд) и тока сварки (Ic) при дуговой сварке (1) и лазерно-дуговой сварке (2): а - сварка больших толщин; б - сварка с большой скоростью

За счет прогрева сварочной ванны дугой повышается коэффициент поглощения лазерного излучения, а следовательно, снижаются потери клазерной энергии, что позволяет: снизить мощность лазера; повысить скорость сварки и увеличить площадь поперечного сечения сварного шва по сравнению с суммой площадей поперечных сечений швов, полученных отдельнодуговой и лазерной сваркой (рис. 4.14).

Рис. 4.14. Поперечное сечение сварных швов после сварки: а- дуговой; б - лазерной; в - лазерно-дуговой.

В результате взаимодействия лазерного излучения и электрической дуги происходит нивелирование недостатков каждого из процессов за счёт преимуществ другого. Благодаря этому взаимодействию ЛДС приобретает ряд преимуществ перед лазерными дуговым способами сварки.

Перед дуговой сваркой:

- высокая скорость сварки (до 2-3 м/мин);

- большая глубина проплавления (при ЛДС плавящимсяэлектродом металлы толщиной 20 мм сваривают за одинпроход при скорости 1, 5-2 м/мин);

- стабильность процесса сварки на высоких скоростях;

- низкие сварочные напряжения и деформации;

- узкая зона термического воздействия;

- возможность управления структурой сварного соединенияза счёт варьирования скорости его охлаждения.

Перед лазерной сваркой:

- увеличение глубины проплавления;

- увеличение эффективности поглощения лазерного излучения материалом;

- снижение требований к точности механической обработкисвариваемых кромок;

- возможность сварки по зазору до 2 мм;

- возможность управления структурой и механическимисвойствами сварного соединения за счёт варьирование скорости его охлаждения и внесения легирующих элементовизсварочного электрода.

Процесс ЛДС может осуществляться неплавящимся или плавящимся электродом. При использовании неплавящегося электрода дугувозбуждаютвпередилуча по направлению сварки. Дуга подогревает металл и расплавляет его верхний слой, а лазерный луч осуществляет глубокое проплавление. В случае использования плавящегося электрода электрическую дугу возбуждают позади сфокусированного лазерного излучения, которое оплавляет только состыкованные кромки, например, приV-образной разделке кромок, а формирование верхней части шва осуществляет электрическая дуга с плавящимся электродом.

⇐ Предыдущая22232425262728293031Следующая ⇒

Поделиться: