Спосіб газового захисту рідкої ванни при зварюванні лазерним випромінюванням

Реферат: Спосіб газового захисту рідкої ванни при зварюванні лазерним випромінюванням включає дію лазерного випромінювання на поверхню металу з утворенням каналу проплавлення та виведення приповерхневої плазми та плазми каналу проплавлення, що створюються при цьому, із зони дії променя лазера. Забезпечують роздільну подачу захисних газів із різними потенціалами іонізації до зони зварювання та захищають зону каналу проплавлення газом із більш високим потенціалом іонізації. UA 69502 U (12) UA 69502 U UA 69502 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів зварювання стикових, напусткових та торцевих з'єднань деталей з металів і сплавів. Спосіб може бути використаний у різних галузях техніки для одержання високоміцних герметичних зварних з'єднань металевих матеріалів за допомогою лазерного випромінювання. Відомий спосіб лазерного зварювання, згідного якого захисний газ в процесі зварювання подають в одному напрямку із зварювальним дротом [Патент Российской Федерации №2038937: Способ лазерной сварки. Авторы: Грезев А.Н., Микульшин Г.Ю., АО "Лазерные 6 комплексы"; МПК В23К26/00; 09.07.1995.]. Це дозволяє усунути явище крапельного переносу матеріалу присаджувального дроту до ванни і, відповідно, усунути витрати матеріалу на розбризкування. Присаджувальний дріт подають безпосередньо до зварювальної ванни, де здійснюється її розплавлення разом з основним металом. Недоліком відомого способу є те, що при його використанні над зварювальною ванною може утворюватися плазма, яка частково або повністю екранує лазерне випромінювання. Таке плазмове екранування унеможливлює процес лазерного зварювання. Для усунення вказаного недоліку може використовуватися спосіб дугового зварювання в середовищі захисних газів [Патент Российской Федерации №2130370: Способ дуговой сварки в 6 среде защитных газов. Авторы: Новиков О.М., Кулик В.И., ГП "НПО. Техномаш"; МПК В23К9/16; 20.05.1999.]. Згідно даному способу кілько газів або їхніх сумішей подають імпульсами. В кожному наступному імпульсі використовують газ або суміш із потенціалами іонізації, які відрізняються від потенціалу іонізації газу або суміші попереднього імпульсу. Синхронно з імпульсами подачі газів здійснюють періодичну зміну дугового проміжку, що разом із зміною газового складу дозволяє управляти формуванням шву і глибиною проплавлення. Використання описаного способу газового захисту для лазерного зварювання дозволяє усувати негативну дію екранування плазмовим факелом лазерного випромінювання без використання будь-яких додаткових чинників. Недоліком такого способу імпульсної подачі газів є можливість їхнього хаотичного змішування у зоні зварювання, що призведе до ослаблення ефектів збільшення глибини проплавлення і покращення формування шву. Найбільш близьким за технічною суттю (прототип) до описуваної корисної моделі є спосіб лазерного зварювання з глибоким проплавленням, що включає дію лазерного випромінювання на поверхню металу з утворенням каверни (каналу проплавлення), згідного якого запропоновано виводити приповерхневу плазму та плазму каверни, що створюються при цьому, із зони дії променя лазера [Патент України №43684: Спосіб лазерного зварювання з глибоким проплавленням. Автори: Нікітін О.Я., Єтезад С, Таран О.О., НТУУ "КПІ"; МПК(2009) В23К26/00, В23К26/16; 25.08.2009.]. Для цього автори даного способу пропонують між деталлю, що зварюють, та захисним лазерним соплом, створювати електричне поле постійного струму, напруга якого змінюється з прискоренням руху електричних заряджених часток плазми, а величину напруги задають в залежності від потужності лазера. Недоліком описаного способу є потреба у використанні додаткового чинника у вигляді електричного поля для видалення факелу лазерної плазми із зони дії випромінювання. В основу винаходу поставлена задача створення такого способу газового захисту рідкої ванни при зварюванні лазерним випромінюванням, при якому збільшення глибини провару буде досягнуто за рахунок усунення поглинання та розсіяння лазерного випромінювання плазмовим факелом, що утворюється над каналом проплавлення або так званою каверною. Поставлена задача створення способу газового захисту рідкої ванни при зварюванні лазерним випромінюванням вирішується за рахунок роздільної подачі захисних газів із різними потенціалами іонізації до зони зварювання. Газ із більш низьким потенціалом іонізації подається таким чином, щоб захистити всю зону зварювання і гарячого металу, а газ із більш високим потенціалом іонізації подається із значно меншими витратами безпосередньо у зону каналу проплавлення. При цьому витрати газу із низьким потенціалом іонізації можуть становити до 10…20 л/хв., а витрати газу із високим потенціалом іонізації - від 0,1 до 2,0 л/хв. Сутність корисної моделі пояснюється кресленням фіг. 1. На фіг. 1 представлена схема газового захисту рідкої ванни при зварюванні лазерним випромінюванням: 1 - зразок, що зварюють; 2 - лазерне випромінювання; 3 - сопло для подачі захисного газу із меншим потенціалом іонізації; 4 - трубка для подачі допоміжного газу із більш високим потенціалом іонізації до зони каналу проплавлення; 5 - зварювальний дріт. Процес газового захисту рідкої ванни при зварюванні лазерним випромінюванням здійснюється наступним чином. Сфокусоване випромінювання 2 утворює у зразку 1 канал проплавлення, з якого виходить факел лазерної плазми. Сопло 3 забезпечує захист рідкого металу зварювальної ванни і гарячого металу навколо неї газом із низьким потенціалом 1 UA 69502 U 5 іонізації. Водночас з трубки 4 до зони каналу проплавлення подається потік газу із більш високим потенціалом іонізації. Цей потік відхиляє факел лазерної плазми, а також сприяє зміні оптичних властивостей факелу й покращує умови проходження через нього лазерного випромінювання. Внутрішній діаметр d трубки 4 лежить в межах 0,2…1,5 мм. Кут  нахилу трубки 4 відносно осі лазерного випромінювання 2 варіюється від 10° до 60°. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Спосіб газового захисту рідкої ванни при зварюванні лазерним випромінюванням, що включає дію лазерного випромінювання на поверхню металу з утворенням каналу проплавлення та виведення приповерхневої плазми та плазми каналу проплавлення, що створюються при цьому, із зони дії променя лазера, який відрізняється тим, що забезпечують роздільну подачу захисних газів із різними потенціалами іонізації до зони зварювання та захищають зону каналу проплавлення газом із більш високим потенціалом іонізації. Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2