Способ колебательной сварки

Изобретение относится к области сварочного производства. Источник (13) энергии для сварки, выполненный с возможностью импульсного лазерного излучения, и элемент (10) для подвода сварочного материала, выполненный с возможностью подвода материала в виде порошка, перемещают вдоль направления сварки колебательно в вертикальном (16) направлении относительно свариваемой поверхности (5) подложки (4) и/или горизонтальном (19) направлении поперек направления сварки с обеспечением постоянного изменения фронта затвердевания расплава в сварном шве, при этом колебательные движения упомянутых источника (13) и элемента подвода (10) осуществляют в виде зигзагообразного движения, движения в форме меандра или синусоидального движения. Использование изобретения позволяет повысить качество сварного соединения. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способу сварки, в котором сварочный луч совершает колебательное движение.

При лазерной наплавке жаропрочных сплавов на никелевой основе с высокой долей металлической фазы γ’ уже во время затвердевания расплава может происходить образование термических трещин. За счет уменьшения диаметра луча лазера с круговым распределением интенсивности повышается скорость охлаждения и может предотвращаться возникновение трещин при затвердевании. Однако за счет этого уменьшается скорость наплава материала.

Поэтому задачей изобретения является создание способа сварки, с помощью которого можно достигать высоких скоростей охлаждения и одновременно высоких скоростей наплава.

Задача решена с помощью способа, согласно пункту 1 формулы изобретения.

В зависимых пунктах формулы изобретения указаны другие предпочтительные меры, которые можно произвольно комбинировать друг с другом с целью достижения других преимуществ.

С помощью способа создаются при сварке просто и быстрее свободные от трещин микроструктуры.

На фиг.1 схематично показана система наплава с лазером и подачей порошка.

Чертеж и описание представляют лишь примеры выполнения изобретения.

За счет колебательного движения в горизонтальном и/или вертикальном направлении, а также изменения лазерного излучения постоянно изменяется фронт затвердевания, так что реализуется колебательный вид затвердевания. За счет постоянно изменяющейся функции затвердевания прерывается рост зерен во время затвердевания расплава, и структура затвердевает мелкозернистой. За счет мелкозернистости структуры остающиеся напряжения сварки распределяются на границах зерен, так что предотвращаются трещины в сварном шве или в наплавленном валике, или между ними.

Способ сварки может представлять собой переплавку или наплав. В обоих способах имеются расплав и фронт затвердевания.

На фиг.1 показано устройство 1 способа сварки, в частности способа лазерной сварки.

Способ не ограничивается способом лазерной сварки, а пригоден также для способа электронной сварки и других способов сварки, таких как способы плазменной сварки или же другие способы аддитивного изготовления.

На подложку 4, которая в турбинных лопатках представляет жаропрочный сплав на основе никеля или кобальта с высокой долью фазы γ’ и поэтому обычно трудно поддающийся сварке сплав, наносится материал. Наплавочный валик 6 в качестве части наплава уже образован.

Там, где лазер своим лазерным лучом в качестве, например, источника 13 энергии направлен на подложку 4, имеется ванна 7 расплава. Через порошковое сопло в качестве, например, подвода 10 материала подается порошок 8.

Это лазерное излучение является, в частности, импульсным, и материал 8 подается в виде порошка, однако может подаваться также в виде проволоки.

Лазерное излучение соответственно подвод 13 энергии может перемещаться туда и обратно вдоль направления 16 вертикально к поверхности 5 подложки 4, так что создается изменение диаметра лазерного луча на поверхности ванны 7 расплава. Отклонение составляет предпочтительно между 1 мм и 2 мм.

Перпендикулярно направлению 16 может предпочтительно выполняться в качестве альтернативы или дополнительно колебательное движение за счет горизонтального движения 19 поперек движения вперед подвода 13 энергии лазерного излучения и подачи 10 порошка относительно ванны 7 расплава. Отклонение колебательного движения составляет предпочтительно между 1 мм и 2 мм.

Подлежащая сварке область имеет по меньшей мере в одном направлении длину, большую или равную 4 мм, т.е. предпочтительно создаются или наносятся несколько наплавленных валиков рядом друг с другом, которые могут также перекрываться.

Вертикальное движение 16 соответственно горизонтальное движения 19, можно применять по отдельности или в комбинации друг с другом как при переплавке, так и наплаве, и накладываться на движение вперед подвода 13 энергии относительно подложки 4. Таким образом, на виде сверху на подложку 4 в направлении 16 при колебательном движении в направлении 19 получается зигзагообразное движение, движение в форме меандра или синусоидальное движение. Аналогичным образом это относится также к виду перпендикулярно направлению 16 при колебательном движении в направлении 16.

За счет этого на основании изобретения достигаются улучшенные свойства материала.

1. Способ сварки, при котором источник (13) энергии для сварки, обеспечивающий импульсное лазерное излучения, и подвод (10) материала, обеспечивающий подвод материала в виде порошка, перемещают относительно поверхности (5) подложки (4) колебательно в горизонтальном (19) и/или вертикальном (16) направлении для обеспечения постоянного изменения фронта затвердевания,

причем осуществляют упомянутое колебательное движение так, что на виде на подложку (4) в направлении (16) при колебательном движении в направлении (19) получается зигзагообразное движение, движение в форме меандра или синусоидальное движение, и на виде перпендикулярно направлению (16) при колебательном движении в направлении (16) получается зигзагообразное движение, движение в форме меандра или синусоидальное движение.

2. Способ по п. 1, в котором осуществляют сварку переплавкой.

3. Способ по п. 1, в котором осуществляют сварку наплавкой.

4. Способ по п. 1, в котором в качестве подложки (4) используют жаропрочные сплавы на основе никеля или кобальта.

5. Способ по п. 1, в котором используют сварочное сопло, которое имеет подвод (10) для материала и источник (13) энергии.

6. Способ по п. 1, в котором колебательное движение составляет до 2 мм, в частности отклонение составляет между 1 мм и 2 мм.

7. Способ по п. 1, в котором область сварки по меньшей мере в одном направлении составляет больше или равна 4 мм.

8. Способ по п. 1, в котором создают или наносят несколько наплавочных валиков рядом друг с другом.