Automatic Welding, 2015, №12



2015 №12 (02)

2015 №12 (04)

---

Автоматическая сварка, № 12, 2015, с. 15-20
 

Повышение эффективности гибридной сварки алюминиевых сплавов

В.Ю. Хаскин², В.Н. Коржик^1,2, В.Н. Сидорец², А.И. Бушма², Ву Бойи¹, Ло Зие¹

¹Китайско-украинский институт сварки им. Е.О. Патона (Гуандунский Генеральный Институт промышленных технологий (Гуанчжоусский научно-исследовательский институт цветных металлов)), Китай
²ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Реферат
Одним из актуальных направлений современной науки и техники в области сварки металлов плавлением является создание новых лазерно-дуговых источников тепла. Учет их физических особенностей может способствовать росту производительности лазерно-дуговой сварки за счет повышения эффективного КПД, т.е. увеличения отношения мощности теплового источника, действующей на металл при сварке, к суммарной мощности электрической дуги и лазерного излучения. Одним из путей повышения эффективного КПД сварки является снижение потерь лазерной энергии, связанных с отражением излучения от свариваемой поверхности. В работе изучено влияние сопутствующего подогрева, обеспечиваемого электрической дугой, на изменение условий поглощения лазерного излучения алюминиевыми сплавами при их лазерно-дуговой сварке. На основе изучения поведения парогазового канала при гибридной сварке была сформулирована и решена задача по определению температурной зависимости коэффициента поглощения лазерного излучения алюминием в рамках модели почти свободных электронов. Сравнение полученных расчетных зависимостей поглощательной способности с имеющимися экспериментальными данными показало удовлетворительное совпадение. Для определения таких параметров режима лазерно-дуговой сварки, как мощность дуговой составляющей и расстояние между зоной действия дуги и осью лазерного пучка, решали соответствующее уравнение теплопроводности. Экспериментальная проверка предложенного подхода к повышению эффективного КПД гибридной сварки, проведенная на образцах из алюминиевого сплава АМ г6, подтвердила достоверность спрогнозированных результатов. Библиогр. 12, рис. 7.
 
Ключевые слова: лазерно-дуговая сварка, алюминиевые сплавы, излучение СО2-лазера, коэффициент поглощения, сварочный ток, скорость сварки
 
Поступила в редакцию 30.09.2015
Подписано в печать 02.12.2015
 

1. Шелягин В.Д., Хаскин В.Ю. Тенденции развития лазерно-дуговой сварки // Автомат. сварка. – 2002. – № 6. – С. 28–33.
2. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 5. Лазерная сварка металлов: Уч. пособие для вузов / А.Г. Григорьянц, И.Н. Шиганов; Под ред. А.Г. Григорьянца. – М.: Высш. шк., 1988. – 207 с.
3. Носков М.М. Оптические и магнитооптические свойства металлов. – Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. – 219 с.
4. Киселев А.И., Акашев Л.А., Кононенко В.И. Эффективная масса электронов в расплавах алюминия, цезия и бинарной системы Al–3 at. % Ce // Ж. техн. физики. – 2004. – Т. 74, Вып. 3. – С. 20–23.
5. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. Справочник. – М.: Металлургия, 1989. – 384 с.
6. Ujihara K. Reflectivity of metals at high temperatures // J. of Applied Physics. – 1972. – 43, № 5. – P. 2376–2383.
7. Optical properties of the metals Al, Co, Cu, Au, Fe, Pb, Ni, Pd, Pt, Ag, Ti, and W in the infrared and far infrared / M.A. Ordal, L.L. Long, R.J. Bell et. al. // Applied Optics. – 1983. – 22, № 7. – P. 1099–1119.
8. Miller J. Optical properties of liquid metals at high temperatures // Phil. Mag. – 1969. – Vol. 20, № 12. – P. 1115–1132.
9. Comins N.R. The Optical Properties of Liquid Metals // Ibid. – 1972. – Vol. 25, Issue 4. – P. 817–831.
10. Peacemen D.W., Rachford H.H. The Numerical solution of parabolic and elliptic differential equations // J. Soc. Ind. Appl. Math. – 1955. – Vol. 3. – P. 28–41.
11. Белецкий В.М., Кривов Г.А. Алюминиевые сплавы (состав, свойства, технология, применение). Справочник / Под общ. ред. И.Н.Фридляндера. – К.: Коминтех, 2005. – 365 с.
12. Технологический СО2-лазер ЛТ 104 мощностью 10 кВт / В.П. Гаращук, В.Д. Шелягин, О.К. Назаренко и др. // Автомат. сварка. – 1997. – № 1. – С. 36–39.