Гибридная лазерная двулучеваясварка

Эффективность вышеописанных лазерных гибридных способов при сварке изделий из закаливающихся сталей резко снижается при увеличении толщины свариваемого металла. Например при сварке пластин из стали 30ХГСАтолщиной 0, 6 мм применение гибридных технологий позволяет уменьшить мощность лазерного излученияна 23 – 45 %, а при толщине 100 мм - на 2 - 8 %.

При этом при гибридной сварке:

- скорость охлаждения корневой части шва превышает скорость охлаждения на поверхности, что повышает вероятность возникновения в корневой зоне закалочных структур, холодных напряжений и трещин;

- наблюдается существенная неравномерность ширины зоны термического влияния по толщине сварного соединения.

Для решения вышеперечисленных проблем необходимо дополнительное тепловое (лазерное) воздействие в корневой части сварочной ванны на заднюю стенку парогазового канала - двулучевая сварка (ЛДС).

При ЛДС (рис. 4.15) более мощный пучок излучения 3 располагают вертикально. Менее мощный пучок 2 размещают под наклоном к поверхности свариваемого изделия 7.В результате такого воздействияувеличивается объем жидкой ванны5, уменьшается жёсткости термического цикла, скорость охлаждения металла сварного соединения снижается в 1, 5-2 раза. При этом увеличивается ширина корня шва, что снижает требования к сборке свариваемых кромок и уменьшается поглощение энергии лазерного излучения вплазменном факеле. В результате кпд процесса по сравнению с однолучевой сваркой повышается на 30%.

Рис. 4.15. Схемасуперпозиционнойдвулучевой сварки: 1 - защитный газ; 2, 3 - пучок излучения; 4 - парогазовый канал; 5 - ванна жидкого металла; 6 - сварной шов.

В зависимости от функциональных (сварка, наплавка, термическая обработка) и технологических задач лазерной обработки различают следующие способы: суперпозиционный (рис. 4.15), последовательный (рис. 4.16, а) и параллельный (рис. 4.16, б), которые определяются различными геометрическими расположениями лучей лазера относительно друг друга

Рис. 4.16. Способы обработки материалов двумя лазерными лучами: а - последовательный; б - параллельный.

Параллельный способ применяют для устранения парообразования и прожогов соединения разнотолщинных деталей (рис. 4.17, а), сварки тонколистовых материалови для управления плотностью мощности в стыке шва (рис. 4.17, б).

Последовательный способ ЛДС применяют для устранения несплошностей в сварном шве при больших скоростях сварки.

При больших скоростях сварки гидродинамическая нестабильность жидкой фазы поверхности ванны расплава, приводящая к появлению несплошностей.

 

Рис. 4.17. Примеры параллельного способа ЛДС: а - сварка разнотолщинных деталей; б - управление плотности мощности в стыке шва; 1, 4 - обрабатываемое изделие; 2, 3 - луч лазера; 5 - распределение плотности мощности; х - расстояние между оптическими осями.

На динамику процесса плавления, при ЛДС двумя последовательными лучами оказывает влияние расстояние l(рис. 4.18, а) между центрами диаметров лучей. Оптимизация величины l позволяет повысить максимальную скорость сварки приблизительно на 50%, при которой могут быть получены бездефектные сварные соединения(4.18, б, в).

⇐ Предыдущая23242526272829303132Следующая ⇒

Поделиться: