Автоматичне зварювання, 2022, №05



2022 №05 (03)

DOI of Article 10.37434/as2022.05.04

2022 №05 (05)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 5, 2022, с. 22-32

Вибір параметрів лазерного зварювання тонкостінних виробів із легких сплавів з ненаскрізним проплавленням

В.М. Коржик¹, В.Ю. Хаскін¹, С.І. Пелешенко², А.А. Гринюк³, Dong Chunlin¹, Є.В. Ілляшенко², Yao Yuhui⁴

¹China-Ukraine Institute of Welding, Guangdong Academy of Sciences, Guangdong Provincial Key Laboratory of Advanced Welding Technology, Guangzhou, 510650, China. E-mail: patonjournal@gwi.gd.cn
²ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
³НТУУ «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського». 03056, м. Київ, просп. Перемоги, 37, E-mail:imz.paton.kpi@gmail.com
⁴Shenzhen Hanzhizi Technology Co., Ltd. 6th Floor, Building B, Bantian International Center, 5 Huancheng South Road, Longgang District, Shenzhen, Guangdong, China, E-mail: 514929948@qq.com

Сплави легких металів (зокрема, берилію та алюмінію) застосовуються в різних галузях техніки, наприклад, для виготовлення елементів ракет і літаків. При конструюванні таких елементів техніки виникає необхідність отримання зварних зʼєднань із різними типами швів. Для герметизації виробів, приварювання фланців і зварювання тонкостінних конструкцій товщиною до 2-3 мм може застосовуватися лазерне зварювання швами з ненаскрізним проплавленням. При зварюванні берилієвих сплавів утворюються токсичні аерозолі. Така особливість вимагає зниження кількості технологічних експериментів, спрямованих на вибір параметрів режиму. Актуальним підходом до вирішення задачі зварювання легких сплавів є виконання попереднього розрахункового визначення параметрів режимів із подальшою експериментальною перевіркою. Технологічну перевірку можна виконувати на високоміцних алюмінієвих сплавах, близьких за своїми фізико-механічними характеристиками до берилієвих. Тому дану роботу присвячено попередньому визначенню параметрів режиму лазерного зварювання герметизуючим швом із ненаскрізним проплавленням тонкостінних фланців циліндричних деталей та коробчастих виробів з легких металів та сплавів на основі Be та Al, яке враховує температуру нагріву після зварювання. У роботі запропоновано методику попереднього розрахункового визначення параметрів режиму лазерного зварювання деталей зі сплаву на основі берилію, яка підходить як для наскрізного, так і ненаскрізного проплавлення. Некрізне проплавлення може застосовуватися для приварювання фланців герметизуючим швом. Експериментальна перевірка на зразках із сплавів системи Al–Zn–Mg–Cu та порівняння з літературними даними щодо зварювання берилієвих сплавів показали, що похибка запропонованої методики лежить у межах до 15…20 %. Бібліогр. 15, табл. 5, рис. 9. лазерне зварювання, легкі сплави, проплавлення, параметри режиму, похибка, пори, тріщини

Надійшла до редакції 14.04.2022

Список літератури

1. Bunaziv, I., Akselsen, O.M., Ren, X. et al. (2021) A Review on Laser-Assisted Joining of Aluminium Alloys to Other Metals. Metals, 11, 1680, 1–40. DOI: https://doi.org/10.3390/ met11111680
2. Criss, E.M. (2015) Surrogacy of Beryllium Welds and Heat Transfer in Metals, Dissertation for the degree Doctor of Philosophy (Mechanical Engineering), University of California, San Diego (USA) – 129 p. Permalink: http://escholarship.org/uc/item/8sx939v4
3. Zhao, T., Sato, Y.S., Xiao, R. et al. (2020) Laser pressure welding of Al–Li alloy 2198: effect of welding parameters on fusion zone characteristics associated with mechanical properties. High Temperature Materials and Processes, 39, 1, 146–156. DOI: https://doi.org/10.1515/htmp-2020-0047
4. Miyagi, M., Wang, H., Yoshida, R. et al. (2018). Effect of alloy element on weld pool dynamics in laser welding of aluminum alloys. Scientific Reports, 8, 12944. 1–10. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-31350-4
5. Hill ,M., Damkroger, B.K., Dixon, R.D., Robertson, E. (1990) Beryllium weldability, Los Alamos National Laboratory, Materials Weldability Symposium, ASM Materials Week. Detroit, Michigan (USA). Permalink: https://www.researchgate. net/publication/236557474
6. Ahn, J., Chen, L., He, E. et al. (2018) Optimisation of process parameters and weld shape of high power Yb-fibre laser welded 2024-T3 aluminium alloy. Journal of Manufacturing Processes, 34, Part A., 70–85. DOI: https://doi.org/10.1016/j. jmapro.2018.05.028
7. Veness, R., Simmons, G., Dorn, C. (2011) Development of beryllium vacuum chamber technology for the LHC, Proceedings of IPAC2011, San Sebastián, Spain, TUPS024, 1578–1580.
8. Doshi, S.J., Gohi, A.V., Mehta, N.D., Vaghasiya, S.R. (2018) Challenges in Fusion Welding of Al alloy for Body in White, Materials Today: Proceedings, 5, 2, 1, 6370–6375. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.12.247
9. Hanafee, J.E., Ramos, T.J. (1995). Laser Fabrication of Beryllium Components. 2nd International Energy Agency International Workshop on Beryllium Technology for Fusion. Moran, Wyoming (USA), September 6–8.
10. Чиркин В.С. (1968) Теплофизические свойства материалов ядерной техники. Справочник. Москва, Атомиздат. Chirkin, V.S. (1968) Thermophysical properties of materials of nuclear engineering: Handbook. Moscow, Atomizdat [in Russian].
11. Khaskin, V.Yu., Korzhik, V.N., Sydorets, V.N. et al. (2015) Improving the efficiency of hybrid welding of aluminum alloys. The Paton Welding J., 12, 14–18. DOI: https://doi. org/10.15407/tpwj2015.12.03
12. Miller, E., Liu, S. (2018) Laser Welding of Aluminum Alloys. ASM HANDBOOK ONLINE. DOI: https://doi.org/10.31399/ asm.hb.v02a.a0006502
13. Hanafee, J.E., Ramos, T.J. (1995) Laser Fabrication of Beryllium Components. 2nd International Energy Agency International Workshop on Beryllium Technology for Fusion. Moran, Wyoming (USA), September 6–8.
14. Campbell, R.P., Dixon, R.D., Liby, A.L. (1978) Electron-beam fusion welding of beryllium. Rockwell International (USA), RFP-2621, January 1, 1978.
15. Хаскин В.Ю., Шулым В.Ф., Бернацкий А.В. и др. (2012) Лазерная сварка в атмосфере низкого давления. Вісник НУК, 5, 167–169. Khaskin, V.Yu., Shulym, V.F., Bernarsky, A.V. et al. (2012) Laser welding in low pressure atmosphere. Visnyk NUK, 5, 167-169 [in Russian].

---

Реклама в цьому номері:

---