Автоматическая сварка, 2016, №11



2016 №11 (04)

DOI of Article 10.15407/as2016.11.05

2016 №11 (06)

---

Журнал «Автоматическая сварка», № 11, 2016 г., с. 35-39
 

Влияние поглощения лазерного излучения на эффективность лазерной сварки меди и ее сплавов

В. Ю. Хаскин1,2, В. Н. Коржик1,2, Т. Г. Чижская3, В. Н. Сидорец2, Ло Зие1

¹Гуандунский Институт сварки (Китайско-украинский институт сварки им. Е. О. Патона), Гуанчжоу, Китай
²ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
³НТ УУ «Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского», г. Киев-56, пр-т Победы, 37.
 
Реферат
В связи с высокой отражающей способностью меди принято считать, что лазерная сварка изделий из этого материала нецелесообразна. Однако в современной промышленности периодически возникают задачи соединения деталей из меди и ее сплавов узкими сварными швами с глубоким кинжальным проплавлением. При этом по техническим причинам использование электронно-лучевой сварки не всегда возможно, а достаточно широкая доступность волоконных (длина волны 1,07 мкм) и дисковых (длина волны 1,03 мкм) технологических лазеров последнего поколения делает задачу лазерной сварки таких материалов актуальной. Поэтому целью работы служило изучение условий поглощения лазерного излучения с длиной волны 1,03…1,07 мкм медью и ее сплавами при лазерной сварке с глубоким проплавлением, а также определение основных параметров режима сварки и оценка эффективности процесса. В работе показано, что для определенного сочетания толщины медного сплава и плотности мощности излучения с длиной волны 1,03…1,07 мкм, существует такая оптимальная скорость процесса сварки, при которой его технико-экономическая эффективность максимальна. Эта скорость должна быть такой, чтобы поглощательная способность (интегральная по пятну лазерного нагрева) составляла порядка 13…15 %. Превышение скорости сварки приводит к резкому снижению поглощательной способности, а, следовательно, необходимости повышения мощности излучения и удорожанию процесса. Уменьшение скорости сварки относительно оптимальной приводит к снижению производительности, перегреву металла в сварочной ванне и к таким дефектам формообразования шва, как провисание и выплески металла. Библиогр. 11, рис. 8.
 
Ключевые слова: лазерная сварка, медь, излучение твердотельного лазера, коэффициент поглощения, мощность излучения, скорость сварки
 
Поступила в редакцию 11.10.2016
Подписано в печать 31.10.2016
 

1. Григорьянц А. Г. Лазерная техника и технология; в 7 кн.; кн. 5. Лазерная сварка металлов: учеб. пособие для вузов / А. Г. Григорьянц, И. Н. Шиганов; под ред. А. Г. Григорьянца. – М.: Высшая школа, 1988 – 207 с.
2. Бернадский В. Н. Современный рынок лазерной техники для сварки и обработки материалов / В. Н. Бернадский, В. Д. Шелягин, О. К. Маковецкая // Автоматическая сварка. – 2007. – № 10. – С. 53–59.
3. Носков М. М. Оптические и магнитооптические свойства металлов / М. М. Носков. – Свердловск: УНЦ АН СССР , 1983. – 219 с.
4. Киселев А. И. Эффективная масса электронов в расплавах алюминия, цезия и бинарной системы Al–3 at % Ce / А. И. Киселев, Л. А. Акашев, В. И. Кононенко // Журнал технической физики. – 2004. – Т. 74, Вып. 3. – С. 20–23.
5. Зиновьев В. Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах: справочник / В. Е. Зиновьев. – М.: Металлургия, 1989. – 384 с.
6. Ujihara K. Reflectivity of metals at high temperatures / K. Ujihara // Journal of Applied Physics. – 1972. – Vol. 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. – Vol. 22, №. 7. – P. 1099–1119.
8. Miller J. Optical properties of liquid metals at high temperatures / J. Miller // Phil. Mag. – 1969. – Vol. 20, Is. 168, № 12. – P. 1115–1132.
9. Comins N. R. The optical properties of liquid metals / N. R. Comins // Phil. Mag. – 1972. – Vol. 25, Is. 4. – P. 817–831.
10. Хаскин В. Ю. Расчетно-экспериментальный метод определения параметров режимов процессов лазерной наплавки / В. Ю. Хаскин // Наука та інновації. – 2012. – Т. 8, № 6. – С. 5–16.
11. Зиновьев В. Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах: справочник / В. Е. Зиновьев. – М.: Металлургия, 1989. – 384 с.