Способ лазерно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминия и алюминиевых сплавов

Способ включает сварку в среде инертного газа при одновременном воздействии лазерного луча и дуги в одну сварочную ванну. При сварке дуговую горелку располагают перед лазерным лучом по ходу его движения. Направляют сварочную проволоку в точку пересечения лазерного луча с поверхностью свариваемых деталей. Лазерный луч наклоняют на 10-20 градусов, а дуговую горелку - на 30-40 градусов в противоположные стороны относительно нормали к поверхности свариваемых деталей. Техническим результатом является повышение качества сварного соединения за счет коррекции формы шва сварного соединения.

 

Изобретение относится к способам сварки соединений из алюминия и алюминиевых сплавов и может быть использовано при производстве легких металлоконструкций в различных отраслях промышленности.

Известен способ лазерной сварки соединений из алюминия и алюминиевых сплавов [патент JP №11300485]. Способ предполагает, что присадочная проволока соприкасается с поверхностью свариваемой детали и сила, приложенная между присадочной проволокой и основным металлом, составляет p=1000*d2 (гс), где d - диаметр присадочной проволоки.

Недостатком способа является необходимость точного совмещения присадочной проволоки с лазерным лучом и обеспечение требуемой силы прижатия проволоки к свариваемому металлу, что вызывает необходимость применения сложного прецизионного подающего устройства и приводит к увеличению трудоемкости при подготовке к сварке.

Известен способ лазерной сварки [патент CN №1657223 (A)] с использованием присадочной проволоки соединений из алюминиевых сплавов с узким зазором величиной 1-10 мм и прямоугольной разделкой кромок, при котором присадочная проволока и защитный газ подают коаксиально в зазор, а лазерный луч, отклоненный от оси на 30-75°, плавит сварочную проволоку.

Недостатком способа является низкая энергетическая эффективность нагрева и плавления сварочной проволоки, а также поверхности алюминиевых сплавов при указанных углах наклона лазерного луча. В результате данный способ требует дополнительных затрат лазерной энергии и обладает низкой производительностью сварки.

Известен способ лазерно-дуговой сварки алюминия и алюминиевых сплавов, выбранный за прототип [заявка JP №2005329430]. Способ лазерно-дуговой сварки алюминия и алюминиевых сплавов в среде инертного газа реализуют, устанавливая лазерную сварочную головку таким образом, чтобы ось лазерного луча располагалась перпендикулярно поверхности свариваемых деталей, дуговую горелку с плавящимся электродом располагают за лазерной сварочной головкой под углом относительно направления сварки, защитный газ подают в зону сварки с помощью дуговой горелки, проволоку направляют в точку, расположенную перед лазерным лучом.

Недостатком способа является низкое качество сварного соединения из-за дефектов формирования поверхности сварного шва, таких как: подрезы, неправильный профиль сварного шва, натеки, неровная поверхность.

Задачей настоящего изобретения является повышение качества сварного шва за счет коррекции формы шва сварного соединения.

Предложен способ лазерно-дуговой сварки алюминия и алюминиевых сплавов, включающий выполнение сварки при одновременном воздействии лазерного луча и дуги в одну сварочную ванну в среде инертного газа, причем при сварке наклоняют лазерный луч на 10-20 градусов, а дуговую горелку на 30-40 градусов в противоположные стороны относительно нормали к поверхности свариваемых деталей. Дуговую горелку устанавливают перед лазерным лучом по ходу его движения и направляют сварочную проволоку в точку пересечения лазерного луча с поверхностью свариваемых деталей.

Воздействие излучения мощного волоконного лазера обеспечивает повышенную глубину проплавления и высокую скорость сварки. Одновременное воздействие дуги, формирующей общую с лазерным лучом сварочную ванну, обеспечивает подачу присадочного материала в металл шва. Луч мощного волоконного лазера формирует в расплавленном металле парогазовый канал, наклон луча обеспечивает эффективный нагрев передней стенки канала, препятствуя его заливке и образованию пор в корневой части сварного шва. Расположение дуговой горелки перед лазерным лучом по ходу движения и направление сварочной проволоки в точку пересечения лазерного луча с поверхностью свариваемых деталей обеспечивает формирование сварочной ванны, состоящей из основного и присадочного металла. Угол наклона лазерного луча 10-20 градусов обеспечивает оптимальный угол встречи луча с поверхностью передней стенки парогазового канала, стабилизирует ее положение, препятствуя заливке парогазового канала расплавом. Угол наклона дуговой горелки 30-40 градусов обеспечивает оптимальную защиту сварочной ванны инертным газом, тем самым определяя химический состав и свойства металла сварочной ванны.

Совокупность отличительных признаков положительно влияет на гидродинамику сварочной ванны, что приводит к повышению качества сварного соединения за счет устранения дефектов, связанных с нарушением формы шва.

Способ опробован на сварке листов из алюминиевого сплава АМг6 толщиной s=10 мм. Первоначально выполняли V-образную разделку с углом разделки 30° и притуплением 3 мм. Лазерно-дуговую сварку проводили в среде инертного газа на волоконном лазере ЛС-15 с использованием сварочного дугового источника питания ВДУ 506ДК и механизма подачи проволоки ПДГО-511. Для сварки использовали лазерную сварочную головку фирмы Precitec. Лазерно-дуговую сварку плавящимся электродом выполняли при средней мощности лазерного излучения 7,5 кВт. В качестве присадочного материала использовали сварочную проволоку СвАМг61 диаметром 1,2 мм при скорости подачи проволоки 10 м/мин, токе дуги 180-200 А, напряжении 25 В, скорости сварки 1,8 м/мин, защитном газе - 100% Ar. Сварку производили при одновременном воздействии лазерного луча и дуги в одну сварочную ванну при следующих углах наклона лазерного луча и дуговой горелки:

Угол наклона лазерного луча, град 10 15 20
Угол наклона дуговой горелки, град 40 35 30

Дуговую горелку располагали перед лазерным лучом по ходу его движения и направляли сварочную проволоку в точку пересечения лазерного луча с поверхностью свариваемых деталей. Аналогично на этом же оборудовании и с такими же параметрами была проведена сварка листов из алюминия толщиной s=10 мм.

Последующий контроль сварных соединений, полученных предложенным способом, показал отсутствие дефектов, связанных с нарушением формы шва - подрезы отсутствуют, профиль сварного шва правильный, натеков нет, поверхность шва ровная, что подтверждает высокое качество соединений.

Способ лазерно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминия и алюминиевых сплавов, включающий сварку деталей при одновременном воздействии лазерного луча и дуги в одну сварочную ванну в среде инертного газа, отличающийся тем, что при сварке дуговую горелку располагают перед лазерным лучом по ходу его движения и направляют сварочную проволоку в точку пересечения лазерного луча с поверхностью свариваемых деталей, при этом лазерный луч наклоняют на 10-20°, а дуговую горелку - на 30-40° в противоположные стороны относительно нормали к поверхности свариваемых деталей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сварки, а именно к способу изготовления осесимметричных сварных конструкций из алюминиевых сплавов, работающих под давлением. .

Изобретение относится к способу изготовления осесимметричных сварных конструкций из алюминиевых сплавов, работающих под давлением. .

Изобретение относится к восстановлению изношенных лабиринтных уплотнений турбомашин и может быть использовано при ремонте различных деталей и узлов, на которых такие уплотнения выполняются, например: лопатки, корпусные узлы в авиационной промышленности, энергомашиностроении и других отраслях машиностроения.

Изобретение относится к технологии изготовления сварных соединений из циркония и его сплавов. .

Изобретение относится к способам сварки разнородных металлов лазерным излучением и может быть использовано, в том числе, в области машиностроения. .

Изобретение относится к сварке, а именно к способу изготовления криволинейных труб, преимущественно из титановых и алюминиевых полупатрубков, полученных методом холодной штамповки из листовой заготовки.

Изобретение относится к способу сварки материалов высокоэнергетическими источниками излучения, например лазерным, плазменным или электроннолучевым, и может быть использован для сварки изделий из тонколистовых и разнородных материалов различного назначения в химической, электронной и радиотехнической промышленности.

Изобретение относится к способам сварки труб печей пиролиза при проведении ремонтных работ и может быть использовано при ремонте трубопроводов, работающих при высоких температурах в науглероживающих атмосферах.

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки немагнитных металлов и сплавов. .

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки и предназначено для получения неразъемных сварных соединений. .

Изобретение относится к установке и способу изготовления металлической цилиндрической основы с твердосплавным металлическим покрытием. .

Изобретение относится к устройству для сварки и к способу сварки, в частности, трубчатых изделий (С1, С2) типа укладываемых встык металлических труб для формирования металлических трубопроводов, в соответствии с которым проплавление выполняют снаружи.

Изобретение относится к способу непрерывной сварки встык при использовании плазмы и лазера и к способу изготовления металлической трубы и может найти использование в машиностроении.

Изобретение относится к способам сварки кольцевых стыков труб и трубопроводов и может быть использовано как при производстве сварных труб в электросварочных агрегатах, так и при строительстве магистральных, промысловых и морских трубопроводов в нефтяной и газовой промышленности.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к созданию неразъемных соединений металлов, и основано на использовании сил молекулярного сцепления, то есть на сварке.

Изобретение относится к способу соединения металлических компонентов (2, 8) и может найти использование в самолетостроении, автомобилестроении и других отраслях машиностроения.

Изобретение относится к способу лазерно-световой сварки стали и может найти применение в различных отраслях машиностроения. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению стальных листов и листовых заготовок с покрытием для последующей сварки и получения деталей с высокими механическими свойствами и коррозионной стойкостью.

Изобретение относится к способам сварки соединений из алюминия и алюминиевых сплавов и может быть использовано при производстве легких металлоконструкций в различных отраслях промышленности

Наверх