СПОСОБ ЛАЗЕРНО-ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ АЛЮМИНИЯ И АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 2012 года по МПК B23K9/23 B23K26/14 B23K26/32 B23K28/02 B23K103/10 

Описание патента на изобретение RU2440221C1

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.

Похожие патенты RU2440221C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ЛАЗЕРНО-ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ 2014
  • Блинков Владимир Викторович
  • Кондратюк Дмитрий Иванович
  • Косинов Владимир Николаевич
  • Шиганов Игорь Николаевич
  • Трушников Алексей Николаевич
  • Холопов Андрей Андреевич
RU2572671C1
СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ АЛЮМИНИЕВО-МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ 2019
  • Воронцов Андрей Владимирович
  • Рубцов Валерий Евгеньевич
  • Колубаев Евгений Александрович
  • Иванов Алексей Николаевич
  • Шляхова Галина Витальевна
  • Бакшаев Владимир Александрович
RU2721613C1
СПОСОБ ЛАЗЕРНО-ДУГОВОЙ СВАРКИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТЫКОВ ТОЛСТОЛИСТОВЫХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 2014
  • Андреева Ольга Яковлевна
  • Афанасьев Николай Александрович
  • Букато Владимир Казимирович
  • Левшаков Валерий Михайлович
  • Стешенкова Наталия Алексеевна
  • Туричин Глеб Андреевич
  • Цибульский Игорь Александрович
RU2578303C1
Способ гибридной лазерно-дуговой сварки 2017
  • Романцов Александр Игоревич
  • Федоров Михаил Александрович
  • Черняев Антон Александрович
  • Котлов Александр Олегович
RU2640105C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВА 2016
  • Гайсин Алмаз Фивзатович
RU2625145C1
Способ электролитно-плазменной сварки цветных металлов и их сплавов 2020
  • Гайсин Азат Фивзатович
  • Гайсин Алмаз Фивзатович
  • Багаутдинова Лилия Наилевна
  • Гайсин Фивзат Миннебаевич
  • Мастюков Шамиль Чингизович
RU2751500C1
Способ пространственной стабилизации дуги 2019
  • Борисенко Дмитрий Николаевич
  • Жохов Андрей Анатольевич
  • Колесников Николай Николаевич
  • Майстренко Сергей Петрович
  • Редькин Борис Сергеевич
  • Хамидов Александр Михайлович
RU2713186C1
СПОСОБ СВАРКИ КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ 1996
  • Шуляковский О.Б.
  • Клещев В.Г.
  • Рыбальченко Ю.Б.
  • Шевелкин В.И.
RU2089364C1
Способ лазерно-дуговой сварки 2017
  • Романцов Александр Игоревич
  • Федоров Михаил Александрович
  • Черняев Антон Александрович
  • Котлов Александр Олегович
  • Сафьянов Анатолий Васильевич
RU2635679C1
СПОСОБ ГИБРИДНОЙ ЛАЗЕРНО-ДУГОВОЙ СВАРКИ АЛИТИРОВАННЫХ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ГАЗОМ, СОДЕРЖАЩИМ АЗОТ И/ИЛИ КИСЛОРОД 2011
  • Бриан, Франсис
  • Дюбе, Оливье
RU2590759C2

Реферат патента 2012 года 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.

Формула изобретения RU 2 440 221 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2440221C1

JP 2005329430 A, 02.12.2005
СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ 1996
  • Забелин А.М.
  • Сафонов А.Н.
RU2104137C1
Способ регулирования процесса электродуговой сварки 1978
  • Корнеев Юрий Николаевич
  • Букаров Виктор Александрович
  • Ищенко Юрий Семенович
SU791478A1
СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ ПОСРЕДСТВОМ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ 1995
  • Готтфрид Кунен
RU2136464C1
Способ приготовления катализатора для структурной изомеризации пентена-2 1989
  • Романычев Евгений Владимирович
  • Смирнов Владимир Александрович
  • Крюков Сергей Иванович
SU1657223A1
WO 1998043775 A1, 08.10.1998.

RU 2 440 221 C1

Авторы

Туричин Глеб Андреевич

Цибульский Игорь Александрович

Даты

2012-01-20Публикация

2010-09-23Подача