ВВЕДЕНИЕ 6
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1.1 Сущность и принцип работы лазера и лазерной сварки 9
1.2 Технологические особенности процесса лазерной сварки 14
1.3 Особенности плазменных процессов при лазерной обработке в защитных газах 28
1.4 Описание конструкции изделия 31
1.5 Материал изделия 31
1.6 Защитный газ и его характеристика 32
1.7 Базовая технология изготовления 32
2 РЕЖИМЫ СВАРКИ 39
3 ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ПРИСПОСОБЛЕНИЙ ДЛЯ СВАРКИ...40
4 СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СВАРНОГО ШВА И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ 42
5 ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ 44
6 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Бурное развитие квантовой электроники в последние десятилетия привело к созданию принципиально новых источников энергии - лазеров.
Лазер представляет собой генератор электромагнитных волн в диапазоне ультрафиолетового, видимого, инфракрасного излучений, характеризующихся высокой степенью монохроматичности и высокой когерентностью [1].
Благодаря указанным свойствам и особенностям лазерного излучения создаются качественно новые возможности обработки материалов, в том числе и сварки.
Основными преимуществами лазерной сварки считают [2]:
• обеспечение высокой плотности мощности в зоне действия сфокусированного лазерного излучения, чем достигаются минимальные размеры сварного шва и низкая энергоёмкость процесса;
• минимальная деформация свариваемых изделий в связи с малыми тепловложениями;
• достижение высокой скорости сварки;
• возможность сварки разнородных сталей, в том числе с пониженной свариваемостью;
• выполнение сварки в труднодоступных местах, в том числе на значительных расстояниях от источника излучения (лазерный луч не рассеивается в воздухе и эффективно транспортируется;
• возможность использования одной лазерной установки для выполнения нескольких сварочных операций.
Исходя из описанных преимуществ лазерную сварку используют для сварки труб, кузовов автомобилей, шестерён и др.
Недостатки:
• высокая твердость сварного шва (из-за малой зоны термического влияния и как следствие высокой скорости охлаждения);
• высокие требования к сборке кромок (ввиду того, очень малых размеров фокального пятна по сравнению с дуговой сваркой);
• высокая стоимость оборудования;
• большая вероятность появления экранирующей плазмы.
Наличие указанных недостатков привело к тому, что лазерная сварка не получила широкое распространение и используется, в основном, при производстве высококачественных изделий. Исследования процессов лазерной сварки трубных сталей проводятся с начала 80-х годов. В этих исследованиях участвовали ряд трубных заводов, ВНИИСТ, НИЦТЛ и другие [3].
В настоящее время разработаны технологии комбинированной сварки, таких, как лазерная+дуговая [4], лазерная+плазменная [5,6], лазерная+плазменная+дуговая [7], имеется ряд зарубежных работ по двухлучевой лазерной сварке [8,9], которые позволяют нивелировать недостатки лазерной сварки. В данной работе будет рассмотрен способ двухлучевой лазерной сварки.
Трубная промышленность - один из ответственейших сегментов металлургического комплекса России: одновременный показатель качества российского металлопроката и определитель самого главного рычага нашей экономики — нефтегазового комплекса [10].
Трубная промышленность - специализированная подотрасль чёрной металлургии, на предприятиях которой производятся стальные и напорные чугунные трубы, широко применяющиеся в нефтяной и газовой промышленности, энергетике, машиностроении, приборостроении, строительстве, мелиорации и др. отраслях народного хозяйства.
Трубная промышленность обслуживает ведущие и важнейшие отрасли: топливно-энергетический комплекс, машиностроение, строительную индустрию, оборонную отрасль и, конечно же, самый трубоемкий, отмеченный выше - нефтегазовый комплекс. Трубы, особенно магистральные, должны обладать повышенной износостойкостью и коррозионной стойкостью в различных газовоздушных средах, морской воде. Вопросы защиты трубопроводов от коррозии становятся все более актуальными и в связи с увеличением коррозионной агрессивности атмосферы и грунта в ряде районов. Среди стальных труб требованию коррозионной стойкости соответствуют оцинкованные трубы и трубы из нержавеющей стали.
Лазерная сварка является одним из высокотехнологичных способов получения сварных соединений.
Для лазерной сварки самые значительные расходы - это расходы на защитные газы, подчас они могут составлять до 60% от всех основных технологических расходов, но основной экономический эффект достигается за счёт того, что для лазерной сварки требуется гораздо меньше рабочих, привлечённых к технологическим операциям, не требуется разделка кромок (затраты на сменные ножи) и флюса, меньше затрат на занимаемую площадь (отопление, освещение, амортизация) и др.
И без того немалый положительный эффект усиливается при использовании инновационных методов сварки, например, двухлучевой лазерной сварки.
При, приблизительно, равных тепловложениях мы получаем более качественный шов на более высоких скоростях, чем при однолучевой.
Использование гелия в качестве защитного газа имеет несомненные преимущества перед аргоном, но экономически эффективнее использовать аргон, нежели гелий.
