Технология гибридной лазерно-дуговой сварки

Язык труда и переводы:
УДК:
621.375.826
Дата публикации:
14 января 2022, 23:48
Категория:
Секция 11. Наукоемкие технологии в ракетно-космической технике
Авторы
Аннотация:
Мощные лазеры весьма эффективны при сварке изделий различных толщин. Высокая энергоемкость обеспечивает значительную глубину проникновения. Но из-за узкой и глубокой геометрии, а также повышенной твердости сварного шва, появляется склонность к формированию дефектов соединений. Добавление источника дуги позволяет получить новую технологию сварки, а также решить некоторые проблемы, которые встречаются у каждой технологии по отдельности. Главной особенностью данного вида сварки является взаимное дополнение и усиление воздействия каждого из применяемых источников. В данной работе представлены обзор, преимущества и недостатки, различные способы реализации технологии, приведено сравнение направлений движения расплава в сварочной ванне при различных положениях луча и дуги, а также представлены и проанализированы примеры сварных образцов, полученные при помощи гибридной лазерное-дуговой сварке. На основании уже существующих трудов выделены перспективные направления исследований данной технологии.
Ключевые слова:
лазер, дуговая сварка, гибридная сварка, технологии сварки
Основной текст труда

Данная работа представляет собой общий обзор технологии гибридного процесса сварки. Рассмотрены процессы сварки путем совмещения двух тепловых источников и их отличия друг от друга. Разделяют два способа сварки: комбинированный и гибридный.

Первый способ отличается тем, что лазерный луч и дуга создают единый термический цикл, но действуют не в пределах единой сварочной ванны, а физические сущности этих двух процессов остаются неизменными [1]. Такой способ сварки можно реализовать путем разнесения двух источников тепла на расстояние 5…7 мм друг от друга [1].

Второй способ подразумевает совместное действие на одну сварочную ванну дуги и лазерного луча, причем физическая сущность процессов различается по каждой из составляющих. Главной особенностью данного способа сварки является взаимное дополнение и усиление воздействия каждого из применяемых источников.

Путем совместного использования данных тепловых источников удается решить некоторые проблемы, возникающие при сварке лазером и дугой по отдельности.

В ходе анализа литературных данных были выделены преимущества и недостатки лазерно-дугового процесса сварки. Использование гибридной технологии laser-TIG сварки дает ряд преимуществ.

  1. Смягчение требований к сборке деталей в сравнении с лазерной сваркой за счет использования присадочного материала.
  2. Возможность управления химическим составом сварного шва при дуговой сварке с присадочной проволокой.
  3. Уменьшение расхода сварочных материалов благодаря сварке большей толщины без разделки либо с меньшей по площади разделкой.
  4. Возможность соединения разнородных материалов [2].
  5. Повышение производительности процесса сварки за счет повышения скорости сварки до 6 м/мин и выше при не больших толщинах порядка 4 мм [3].

Было проведено сравнение направлений движения расплава в сварочной ванне в зависимости от положения лазерного луча и электрической дуги [4] и выявлены преимущества и недостатки каждого положения.

На основании проведенного обзора можно выделить следующие направления исследований: 

  1. Выбор оптимальной оптической схемы для гибридного процесса сварки.
  2. Выбор параметров сварочной дуги (сварочный ток, диаметр проволоки, режим горения дуги).
  3. Выбор схемы взаимного расположения луча и дуги при однопроходной гибридной сварке стыков без разделки кромок.
  4. Влияние схемы сварки, расстояния межу лазерным лучом и режимов гибридной сварки на структуру и механические свойства сварного шва конструкционных низколегированных сталей.
  5. Определение максимальной толщины стали и скорости сварки, свариваемой за один проход без разделки кромок, при использовании лазерного излучения мощностью до 30 кВт.
  6. Выбор способа и разделки кромок для гибридной сварки толщин более 14 мм [5].
  7. Определение требований к сборке сварных соединений и точности наведения лазерного луча на стык при однопроходной и многопроходной гибридной лазерно-дуговой сварке.
Литература
  1. Шелягин В.Д., Хаскин В.Ю. Тенденции развития лазерно-дуговой сварки // Автоматическая сварка. 2002. № 6. С. 28–31.
  2. Casalino G., Angelastro A., Perulli P., Casavola C., Moramarco V. Study on the fiber laser/TIG weldability of AISI 304 and AISI 410 dissimilar weld // Journal of Manufacturing Processes. 2018. No. 35. Pp. 216–225.
  3. Bunazin I., M. Akselsen. O, Salminen. A., Unt A. Fiber laser-MIG hybrid welding of 5 mm 5083 aluminum alloy // Journal of Materials Processing Technology. 2016. No. 233. Pp. 107–114.
  4. Bunaziv I. Optimization of parameters for fiber laser-MAG hybrid welding in shipbuilding application // Lappeenranta university of technology. 2013. Available at: https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201402061385 (accessed December 15, 2021).
  5. Frostevarga J., Kaplana A. F.H. Undercuts in laser arc hybrid welding // Physics Procedia. 2014. No. 56. Pp. 663–672.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.