Автоматичне зварювання, 2021, №12



2021 №12 (01)

DOI of Article 10.37434/as2021.12.02

2021 №12 (03)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 12, 2021, с. 18-26

Особливості лазерно-плазмового зварювання корозійностійкої сталі AISI 304 з використанням лазера

В.М. Коржик¹, В.Ю. Хаскін¹, А.А. Гринюк², Є.В. Ілляшенко², А.В. Бернацький², С.І. Пелешенко³

¹Китайсько-український інститут зварювання Академії наук провінції Гуандун, Гуандунська ключова лабораторія передових зварювальних технологій, Гуанчжоу, Китай
²ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
³НТУУ «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». 03056, м. Київ, просп. Перемоги, 37

В статті підтверджено наявність синергетичного ефекту при лазерно-плазмовому зварюванні з використанням волоконного лазера шляхом порівняння площ поперечного перетину проварів, виконаних в пластині AISI 304 (δ = 4 мм) лазерним, плазмовим і гібридним способами при близьких значеннях потужності лазерного випромінювання і плазмової дуги (по ~2 кВт). Визначено, що проявлення цього ефекту залежить від швидкості зварювання. При швидкості 2 м/хв перевищення площі перетину гібридного провару суми площин, одержаних лазерним і плазмовим способами, досягає 30 %, а для швидкості 4 м/хв – ~20 %. Порівняння погонної енергії лазерного і гібридного процесів зварювання нержавіючої сталі показало, що різниця між ними залежить від товщини зварюваних листів (або глибини провару). Спочатку цей показник зменшується від ~100 % для листів з δ = 2 мм до 50 % для листів з δ = 6 мм, а при подальшому збільшенні глибини провару підвищується до 60 %. Характер залежностей фактору відношення площин φ, геометрії зварного шва К і глибини проникнення Ф від швидкості гібридного зварювання сталі AISI304 дозволяє рекомендувати діапазон швидкостей 1,5…2,0 м/хв як більш прийнятний за критеріями синергетичного ефекту і глибини проплавлення. Встановлено, що при гібридному зварюванні із використанням випромінювання волоконного лазера плазмова складова сприяє усуненню таких характерних для лазерного зварювання дефектів формування верхнього валику шва, як підрізи та гребінь, тощо. Бібліогр. 19, табл. 2, рис. 10.
Ключові слова: гібридне лазерно-плазмове зварювання, волоконний лазер, нержавіюча сталь, синергетичний ефект, глибина провару, погонна енергія


Надійшла до редакції 18.10.2021

Список літератури

1. Khaskin, V.Yu., Korzhyk, V.M., Bernatskii, A.V. et al. (2020) Features of synergistic effect manifestation in laser-plasma welding of SUS304 steel, using disc laser radiation. The Paton Welding J., 4, 29–33. DOI: https://doi.org/10.37434/ as2020.04.04
2. Thomy, C., Seefeld, T. (2006) Basics and applications of laser-GMA hybrid welding. Ibid, 6, 28–32.
3. Simões, L.M.C. (2010) Design, fabrication and economy of welded structures. Structural and Multidisciplinary Optimization, 40(1), 629–629. DOI: https://doi.org/10.1007/ s00158-008-0356-y
4. Kah, P., Salminen, A., Martikainen, J. (2010) Laser-ARC hybrid welding processes (Review). The Paton Welding J., 6, 32–40.
5. Hu, B., Ouden, G. den. (2005) Laser induced stabilisation of the welding arc. Science and Technology of Welding and Joining, 10, 1, 76–81. DOI: https://doi. org/10.1179/174329305X29537
6. Seyffarth, P., Krivtsun, I. (2002) Laser-Arc Processes and Their Applications in Welding and Material Treatment. London, Taylor and Francis Books, 1. DOI: https://doi. org/10.1201/9781482264821
7. (2018) Физические процессы при сварке и обработке материалов. Теоретическое исследование, математическое моделирование, вычислительный эксперимент: Сб. статей и докладов под ред. акад. НАН Украины И.В. Кривцуна. Киев, Международная Ассоциация «Сварка».
8. Eriksson, I., Powell, J., Kaplan, A. (2013) Guidelines in the choice of parameters for hybrid laser arc welding with fiber lasers. Physics Procedia, 41, 119–127. DOI: https://doi. org/10.1016/j.phpro.2013.03.059
9. Reisgen, U., Krivtsun, I., Gerhards, В., Zabirov, A. (2016) Experimental research of hybrid welding processes in combination of gas tungsten arc with CO2- or Yb:YAGlaser beam. Journal of Laser Applications, 28, 022402. DOI: https://doi.org/10.2351/1.4944096
10. Wetzig, A., Herwig, P., Hauptmann, J. et al. (2016) Latest developments of laser cutting. Journal of Laser Applications, ICALEO 2016, 103. DOI: https://doi.org/10.2351/1.5119063
11. Jokinen, T., Vihervä, T., Riikonen, H. (2000) Welding of ship structural steel A36 using a Nd:YAG laser and gas–metal arc welding. Journal of Laser Applications, 12, 185–189. (DOI: https://doi.org/10.2351/1.1309549)
12. Sokolov, М., Salminen, А. (2014) Improving Laser Beam Welding Efficiency. Physics Procedia, 6(09), 559–571. DOI: https://doi.org/10.4236/eng.2014.69057
13. Sokolov, М., Salminen, А., Somonov, V., Kaplan, A.F.H. (2012) Laser welding of structural steels: Influence of the edge roughness level. Optics & Laser Technology, 44, 7, 2064–2071. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2012.03.025
14. DuPont, J.N., Marder, A.R. (1995) Thermal Efficiency of Arc Welding Processes. Welding J., 74, 12, 406–416.
15. Hipp, D., Mahrle, A., Beyer, E. et al. (2019) Thermal Effi ciency Analysis for Laser-Assisted Plasma Arc Welding of AISI 304 Stainless Steel. Materials (Basel), 12(9):1460, 1–14. DOI: https://doi.org/10.3390/ma12091460
16. Khaskin, V.Yu., Korzhik, V.N., Chizhskaya, T.G. et al. (2016) Eff ect of laser radiation absorption on effi ciency of laser welding of copper and its alloys. The Paton Welding J., 11, 31–35. DOI: https://doi.org/10.15407/tpwj2016.11.05
17. Krivtsun, I.V., Shelyagin, V.D., Khaskin, V.Yu. et al. (2007) Hybrid laser-plasma welding of aluminium alloys. Ibid, 5, 36–40.
18. Fuerschbach, P.W., Eisler, G.R. (2002) Eff ect of laser spot weld energy and duration on melting and absorption. Science and Technology of Welding and Joining, 7, 241–246. DOI: https://doi.org/10.1179/136217102225004293
19. Fuerschbach, P.W. (1996) Measurement and Prediction of Energy Transfer Effi ciency in Laser Beam Welding. Welding J., 75, 24–34. DOI: https://doi.org/AC04-94AL85000

---

Реклама в цьому номері:

---