Технологические особенности лазерной, микроплазменной и гибридной лазерно-микроплазменной сварки алюминиевых сплавов

Abstract

Показана актуальность применения лазерного, микроплазменного и гибридного лазерно-микроплазменного способов сварки алюминиевых сплавов. Выбраны технологические схемы проведения лазерной и лазерно-микроплазменной сварки. Для технологических особенностей трех рассматриваемых способов получения стыковых и торцевых тонколистовых соединений проведены соответствующие эксперименты. Установлено, что при микроплазменной сварке существуют следующие основные недостатки: в случае полного провара наблюдается провисание шва, на сварочных токах более 30 А наблюдается склонность к образованию подреза, при повышении скорости более 40 м/ч снижается стабильность процесса. Для гибридной лазерно-микроплазменной сварки характерно: стабильность процесса на высоких (свыше 60 м/ч) скоростях сварки, уменьшение (в 1,5…2,0 раза по сравнению с микроплазменной сваркой) ширины швов, значительное снижение (до полного устранения) остаточных деформаций, отсутствие разбрызгивания. Установлено, что к характерным дефектам лазерной и лазерно-микроплазменной сварки алюминиевых сплавов относятся провисания швов, сваренных без подкладки, образование подрезов и внутренних пор диаметром 0,1...0,2 мм. Основными путями устранения этих дефектов можно считать следующие: подача присадочных материалов (например, в виде проволоки), использование стальных подложек (в том числе с канавками для формирования нижнего валика), сварка по отбортовке (торцевыми швами); применение режимов сварки с модуляцией мощности источников; сварка внахлест (требует тщательной подготовки поверхностей). Оптимальными значениями погонной энергии при сварке излучением СО₂-лазера, по критериям качества формирования соединений, отсутствию пор и трещин, являются 36…70 Дж/мм. Снижение погонной энергии приводит к исчезновению парогазового канала и непровару металла, а увеличение – к образованию горячих трещин. Приведены характерные макро- и микроструктура металла швов и зоны термического влияния соединений, полученных микроплазменной, гибридной и лазерной сваркой.