Сварка, пайка, склейка и резка материалов

Лазерная сварка

При лазерной сварке для оплавления свариваемых кромок используют световой пучок. Сконцентрированный световой луч характеризуется монохроматичностью, когерентностью, параллельностью и высокой плотностью энергии.

Благодаря этому можно наплавлять и сваривать материалы на весьма ограниченных участках. По типу лазеров и способу их использования различают импульсную сварку и сварку с непрерывным лазерным лучом.

а — твердотельный лазер: J — резонатор; 2.1 — отражающее зеркало; 2.2 — полупрозрачное зеркало; 3 — лампа накачки; 4 — лазерный луч; б — фокусирующая линза; 6 — свариваемое изделие; 7 — устройство для перемещения свариваемого изделия; б — газовый лазер: 1 — отражающее зеркало; 2 — разрядная трубка; 3 — полупрозрачное зеркало; 4 — поворачивающее зеркало; 5 — блокировка излучения; 6 — фокусирующая линза; 7 — лазерный луч; 8 — свариваемое изделие; 9 — устройство для перемещения свариваемого изделия.

Границы применимости

Границы применимости определяются прежде всего типом лазеров и способом их использования.

Размеры

Таблица 1.44

Группы материалов: тугоплавкие материалы, имеющие высокую теплопроводность, например Au, Ag, Си и А1; комбинированные биметаллы. Основные комбинации свариваемых материалов показаны на рис. 1.23.

Рис. 1.23. Сочетания свариваемых материалов.

Область использования: приборы точной механики и электронное оборудование; детали часов; самолетостроение; обрабатываемые прецизионные детали большой толщины (например, кольца шарикоподшипников, колеса редукторов).

Параметры:

Рубиновый лазер:

• максимальная выходная энергия, Вт-с/импульс — 100
• длительность импульса, мс — 10
• скорость сварки vs _max, см/мин — 2,5

Лазер типа YAG:

• максимальная выходная энергия, кВт — 1
• скорость сварки vs _max,м/мин — 2

Газовый лазер (газ С0₂):

• максимальная выходная энергия, кВт — 20 (60)

Рекомендации по исполнению соединений

Швы лазерной сварки идентичны швам электроннолучевой сварки (см. табл. 1.42), поскольку при непрерывной лазерной сварке возможен эффект глубинного проплавления.

Изолированная проволока с лаковым покрытием сваривается при толщине слоя лака до 0,2d. Сваренные внахлестку проволоки следует подравнивать.

При прецизионной сварке необходимо выровнять между собой поперечные сечения свариваемых деталей.

Оборудование

Выбор оборудования определяется типом используемого лазера. Степень соответствия отдельных типов лазеров выполняемым с помощью сварки задачам показана в табл. 1.45.

Таблица 1.45

Таблица 1.46

Таблица 1.47

Техника выполнения сварки

Химически активные материалы сваривают в среде защитного газа или под стеклянным колпаком.

Не следует превышать плотность мощности 106 — 107 Вт/см². Основные рабочие параметры сварки стыковых соединений без разделки кромок приведены ниже.

Рабочие параметры сварки встык хромоникелевой стали импульсным твердотельным лазером:

• Толщина s, мм — 0,13 0,26 0,40 3,3
• Выходная энергия, Вт-с — 5,0 10,0

Рабочие параметры сварки встык хромоникелевой стали газовым лазером (газ СО²):

• Толщина s, мм — 0,13 0,25 0,42 0,80 1,0 2,0 5,0
• Скорость сварки v_s, м/мин — 2,3 0,9 0,3 2,5 2,0 1,0 0,6
• Выходная энергия, Вт-с — 0,2 0,2 0,2 0,9 0,9 0,9 1,2

Рабочие параметры сварки встык хромоникелевой стали лазером YAG:

• Толщина s, мм — 9,5 12,7 1,3 20,0 0,13* 0,25*
• Скорость сварки vs, м/мин — 0,6 2,5 1,3 3,6 1,3
• Выходная энергия, Вт-с — 5,0 20,0 20,0 0,2 0,2
• *Титан.

Сварка, пайка, склейка и резка материалов

Наплавка

Наплавка представляет собой разновидность сварки, заключающуюся в локальном нанесении методом сварки материала на основное изделие для защиты его от коррозии и износа или для наращивания и увеличения его объема.

Электроннолучевая сварка

В процессе сварки используется тепло, выделяющееся при соударении ускоренных электронов с металлом свариваемых деталей.

Сварка вращающейся дугой cо вспомогательным электродом

Область использования: промышленность, выпускающая изделия из гонкого листа; транспортные средства; приборостроение и производство емкостей.

Дуговая сварка в защитном газе с принудительным формированием шва

Область использования: судостроение, реакторостроение, производство судов, строительство доменных печей, крепь шахтного ствола.

Электрошлаковая сварка

Сфера использования: сварка и наплавка в химическом и транспортном машиностроении, судостроении.

Сварка сжатой дугой

Дуга, горящая между неплавящимся вольфрамовым электродом и изделием, сжимается в направлении зоны сварки с помощью концентрически расположенной сопловой системы. Это обеспечивает высокое качество соединений при высокой скорости сварки.

Аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом

Область использования: изготовление сосудов и аппаратов, транспортное машиностроение, судостроение и авиационная промышленность, ремонтные работы.

Аргоно-дуговая сварка плавящимся электродом

Область использования: приборостроение и изготовление емкостей; железнодорожный транспорт; судостроение и авиационная промышленность.

Дуговая сварка плавящимся электродом в активных защитных газах

Область использования: транспортное машиностроение, производство стальных металлоконструкций, строительство трубопроводов, производство сосудов и приборостроение.

Сварка под флюсом

Область использования: сварка и наплавка в тяжелом, химическом и транспортном машиностроении и судостроении.

Ручная дуговая сварка

Область использования: сварка и наплавка (во всех областях металлообрабатывающей промышленности).

Термитная сварка

При термитной сварке плавлением металл плавится под действием тепла, источником которого является расплав, формирующийся в результате химической реакции алюминиевого порошка с окислом металла.

Техника сварки

В зависимости от толщины листов применяют «правую» или «левую» газовую сварку (см. схемы на рис. 1.3). Стрелки показывают направление подачи проволоки и движения газовой горелки.

Газовая сварка

Расплавление металла при газовой сварке происходит, под воздействием локализованного газо-кислородного или газо-воздушного пламени.

Производство металлов и сплавов

Производство металлов, сплавов и пришедших им на смену в последние годы пластиков неуклонно растет. Например, выплавка стали в каждой из промышленно развитых стран составляет сейчас 100 — 200 млн. т/год.