|
|
Схема процесса лазерной наплавки с подачей присадочной проволоки. |
В случае коаксиальной подачи проволоки, в оптическом тракте лазерной установки формируется кольцевой лазерный луч, который фокусируется у кончика проволоки, которая, в свою очередь, подаётся соосно направлению лазерного луча перпендикулярно поверхности основного материала. Следует также отметить, что коаксиальный метод подачи проволоки даёт решающее преимущество при сварке швов по сложному контуру, поскольку это требует частого изменения ориентации подачи излучения и проволоки в пространстве.
Обзор методов
Вне зависимости от конкретного способа лазерной сварки с подачей проволоки, существует необходимость в правильном выборе параметров проволоки. В качестве параметров учитываются как чисто геометрические, так и физикохимические. Подбор неподходящего материала может вызвать химическую неоднородность шва, и, соответственно, неудовлетворительное качество. Важно учитывать особенности межфазного взаимодействия металла проволоки и свариваемых поверхностей и жидком виде. В таблице ниже показаны виды межфазного взаимодействия различных металлов, которые необходимо знать при выборе материала проволоки [1].
Примеры композитных металлических составов и их структурное состояние до и после сварки:
| КЛАСС |
Состояние при сварке |
Состав композита | Диаграмма состояния | Структурное состояние | |
|---|---|---|---|---|---|
| до сварки | после сварки | ||||
| 1 | Растворим при плавлении, не растворим при кристаллизации |
Al-Be Ti-Mg Fe-Cu и др. |
 |
 |
 |
| 2 | Растворим при плавлении и кристаллизации |
Mb-W Ni-W Al-Si и др. |
 |
 |
 |
| 3 | Не взаимодействует при сварке |
Al-Be-Mg Fe-Cu-Mg W-Ag и др. |
|
|
|
| 4 | Не смешиваются в жидком и твердом состоянии |
Fe-Pb и др. |
|
|
|
Если говорить о выборе геометрических параметров проволоки, то здесь роль играет только её диаметр, который влияет на заполняемость полости расплавом. Большой зазор требует выбора более толстой проволоки, чтобы эффективно заполнить его расплавом.
В статье [2] описано два основных метода ЛС с подачей проволоки.
Первым метод заключается в электрическом предварительном нагреве проволоки специальным электро – источником. Это позволяет использовать менее мощные источники излучения, тем самым процесс становится экономически более выгодным, ведь подвести электричество к проволоке намного дешевле, чем купить новый источник.
|
|
Схема сварки с предварительным нагревом проволоки |
Блок питания регулируется и нагревает проволоку до определенной температуры для облегчения процесса сварки. Это также предотвращает превращение проволоки в дугу.
Суть второго метода заключается в плавлении «холодной» проволоки – то есть, без предварительного подогрева. Такой способ лучше всего подходит для алюминиевой или аналогичной не жаропрочной проволоки, которая обладает невысокими значениями удельной теплоты плавления. Это позволяет удобно работать с термочувствительными материалами для подачи проволоки. Можно также подавать проволоку на детали, склонные к деформациям.
Помимо описанных ранее преимуществ, правильный подбор материала проволоки способен исключить появление подсолидусных трещин в сварном шве, чем не может похвастаться обычная лазерная или любя другая сварка.
Регулируемые параметры
Скорость подачи проволоки важна для определенного между двумя заготовками. Она определяет количество присадочной проволоки в воздушном зазоре. Зависит от скорости сварки и площади поперечного сечения зазора между поверхностями соединения. На это также влияет площадь поперечного сечения присадочной проволоки. Подача проволоки ограничивает скорость сварки, поскольку для расплавления проволоки используется значительное количество лазерной энергии. Слишком низкая скорость подачи проволоки отрицательно сказывается на качестве проволоки и свариваемых деталей. Лазерный луч может расплавить большую часть проволоки. Это приводит к повреждению перемычки из жидкого металла и образованию капель на конце присадочной проволоки. Это ухудшает внешний вид и целостность сварного шва.
С другой стороны, слишком высокая скорость подачи проволоки приводит к недостаточной подаче энергии для плавления. Это увеличивает объем жидкого металла в перемычке из жидкого металла и на конце проволоки. Кроме того, неплавкая часть проволоки также может попасть в сварочную ванну и вытолкнуть жидкий металл. Это приводит к образованию выступов при затвердевании. Это также может привести к образованию пористости на глубине сварного шва. Для обеспечения глубокого проплавления присадочной проволоки необходим точный баланс скорости подачи проволоки. Для обеспечения глубокого проплавления присадочной проволоки необходимо поддерживать умеренную скорость сварки. Также нужно учитывать, что скорость сварки выше 5 мм/сек приводит к гидродинамическим нестабильностям в ванне расплава и в результате могут образоваться нежелательные наплывы.
Для точной подачи проволоки при лазерной сварке наиболее подходящими являются углы между 30 и 60 градусами от перпендикуляра. Для упрощения настройки лучше всего использовать угол в 45 градусов. Однако возможна также и сварка при коаксиальной подаче проволоки, это немного усложнит настройку технологического процесса, но позволит одновременно управлять и проволокой, и источником, что, с другой стороны, может ещё существеннее упростить сложные сварочные операции.
Роль проволоки в современных технологиях сварки
Лазерная сварка с подачей проволоки — это метод, который повышает качество сварных соединений за счёт использования проволоки в качестве заполнителя зазоров между свариваемыми поверхностями. Этот процесс помогает компенсировать несовершенства подгонки деталей, уменьшить риск образования дефектов и улучшить контроль за формой шва, а также сделать процесс более экономичным из – за возможности использования менее мощных источников излучения. Подача проволоки также позволяет работать с различными типами материалов и обеспечивает гибкость технологии, что делает её перспективным выбором для прецизионной сварки в промышленности.
Статья подготовлена с использование материалов:
1. BAISON LASER. Подача проволоки при лазерной сварке [Электронный ресурс]. URL: https://baisonlaser.com/blog/wire-feeding-in-laser-welding/ (дата обращения: 19.02.2025).
2. Шиганов И. Н. Лекции по сварке металлических композитных материалов. 2023. 145 с.
[TYPE] => HTML ) [~DESCRIPTION] => [~NAME] => Текст на детальной странице до "Оборудование из статьи" [~DEFAULT_VALUE] => Array ( [TYPE] => HTML [TEXT] => ) ) [TEXT_AFTER] => Array ( [ID] => 75 [TIMESTAMP_X] => 2022-10-28 00:14:17 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => Текст на детальной странице после "Оборудование из статьи" [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => TEXT_AFTER [DEFAULT_VALUE] => Array ( [TYPE] => HTML [TEXT] => ) [PROPERTY_TYPE] => S [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => N [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => HTML [USER_TYPE_SETTINGS] => Array ( [height] => 200 ) [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => [VALUE] => [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => [~DESCRIPTION] => [~NAME] => Текст на детальной странице после "Оборудование из статьи" [~DEFAULT_VALUE] => Array ( [TYPE] => HTML [TEXT] => ) ) [PRODUCT_ARTICLE] => Array ( [ID] => 76 [TIMESTAMP_X] => 2024-05-30 09:52:42 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => Оборудование из статьи [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => PRODUCT_ARTICLE [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => E [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => Y [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 1 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => a:0:{} [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => [VALUE] => [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => [~DESCRIPTION] => [~NAME] => Оборудование из статьи [~DEFAULT_VALUE] => ) [PRODUCT_DETAIL_PICTURE] => Array ( [ID] => 100 [TIMESTAMP_X] => 2024-05-30 09:52:42 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => Картинка для деталки продукта [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => PRODUCT_DETAIL_PICTURE [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => F [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => N [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => a:0:{} [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => 14440 [VALUE] => 1894 [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => 1894 [~DESCRIPTION] => [~NAME] => Картинка для деталки продукта [~DEFAULT_VALUE] => ) [GALLERY1] => Array ( [ID] => 202 [TIMESTAMP_X] => 2024-05-30 09:52:42 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => #GALLERY1 [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => GALLERY1 [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => F [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => Y [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => [VALUE] => [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => [~DESCRIPTION] => [~NAME] => #GALLERY1 [~DEFAULT_VALUE] => ) [GALLERY2] => Array ( [ID] => 203 [TIMESTAMP_X] => 2024-05-30 09:52:42 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => #GALLERY2 [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => GALLERY2 [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => F [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => Y [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => [VALUE] => [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => [~DESCRIPTION] => [~NAME] => #GALLERY2 [~DEFAULT_VALUE] => ) [GALLERY3] => Array ( [ID] => 204 [TIMESTAMP_X] => 2024-05-30 09:52:42 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => #GALLERY3 [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => GALLERY3 [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => F [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => Y [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => [VALUE] => [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => [~DESCRIPTION] => [~NAME] => #GALLERY3 [~DEFAULT_VALUE] => ) [GALLERY4] => Array ( [ID] => 205 [TIMESTAMP_X] => 2024-05-30 09:52:42 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => #GALLERY4 [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => GALLERY4 [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => F [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => Y [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => [VALUE] => [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => [~DESCRIPTION] => [~NAME] => #GALLERY4 [~DEFAULT_VALUE] => ) [GALLERY5] => Array ( [ID] => 206 [TIMESTAMP_X] => 2024-05-30 09:52:42 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => #GALLERY5 [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => GALLERY5 [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => F [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => Y [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => [VALUE] => [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => [~DESCRIPTION] => [~NAME] => #GALLERY5 [~DEFAULT_VALUE] => ) [VIDEO1] => Array ( [ID] => 207 [TIMESTAMP_X] => 2024-05-30 09:52:42 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => #VIDEO1 [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => VIDEO1 [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => F [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => N [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => [VALUE] => [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => [~DESCRIPTION] => [~NAME] => #VIDEO1 [~DEFAULT_VALUE] => ) [VIDEO2] => Array ( [ID] => 208 [TIMESTAMP_X] => 2024-05-30 09:52:42 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => #VIDEO2 [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => VIDEO2 [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => F [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => N [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => [VALUE] => [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => [~DESCRIPTION] => [~NAME] => #VIDEO2 [~DEFAULT_VALUE] => ) [VIDEO3] => Array ( [ID] => 209 [TIMESTAMP_X] => 2024-05-30 09:52:42 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => #VIDEO3 [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => VIDEO3 [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => F [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => N [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => [VALUE] => [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => [~DESCRIPTION] => [~NAME] => #VIDEO3 [~DEFAULT_VALUE] => ) [VIDEO4] => Array ( [ID] => 210 [TIMESTAMP_X] => 2024-05-30 09:52:42 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => #VIDEO4 [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => VIDEO4 [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => F [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => N [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => [VALUE] => [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => [~DESCRIPTION] => [~NAME] => #VIDEO4 [~DEFAULT_VALUE] => ) [VIDEO5] => Array ( [ID] => 211 [TIMESTAMP_X] => 2024-05-30 09:52:42 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => #VIDEO5 [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => VIDEO5 [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => F [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => N [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => [VALUE] => [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => [~DESCRIPTION] => [~NAME] => #VIDEO5 [~DEFAULT_VALUE] => ) [SHOW_IN_MAIN_PAGE] => ) [DISPLAY_PROPERTIES] => Array ( [TYPE] => Array ( [ID] => 53 [TIMESTAMP_X] => 2024-05-30 09:52:42 [IBLOCK_ID] => 19 [NAME] => Тип [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => TYPE [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => L [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => N [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => a:0:{} [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => 14455 [VALUE] => Технология [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => Технология [VALUE_XML_ID] => tecknology [VALUE_SORT] => 500 [VALUE_ENUM_ID] => 46 [~VALUE] => Технология [~DESCRIPTION] => [~NAME] => Тип [~DEFAULT_VALUE] => [DISPLAY_VALUE] => Технология ) ) [IBLOCK] => Array ( [ID] => 19 [~ID] => 19 [TIMESTAMP_X] => 23.11.2022 13:26:25 [~TIMESTAMP_X] => 23.11.2022 13:26:25 [IBLOCK_TYPE_ID] => articles [~IBLOCK_TYPE_ID] => articles [LID] => s1 [~LID] => s1 [CODE] => articles [~CODE] => articles [API_CODE] => [~API_CODE] => [REST_ON] => N [~REST_ON] => N [NAME] => Статьи [~NAME] => Статьи [ACTIVE] => Y [~ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [~SORT] => 500 [LIST_PAGE_URL] => /articles/ [~LIST_PAGE_URL] => /articles/ [DETAIL_PAGE_URL] => /articles/#ELEMENT_CODE#/ [~DETAIL_PAGE_URL] => /articles/#ELEMENT_CODE#/ [SECTION_PAGE_URL] => /articles/ [~SECTION_PAGE_URL] => /articles/ [CANONICAL_PAGE_URL] => /articles/articles/ [~CANONICAL_PAGE_URL] => /articles/articles/ [PICTURE] => [~PICTURE] => [DESCRIPTION] => [~DESCRIPTION] => [DESCRIPTION_TYPE] => text [~DESCRIPTION_TYPE] => text [RSS_TTL] => 24 [~RSS_TTL] => 24 [RSS_ACTIVE] => Y [~RSS_ACTIVE] => Y [RSS_FILE_ACTIVE] => N [~RSS_FILE_ACTIVE] => N [RSS_FILE_LIMIT] => [~RSS_FILE_LIMIT] => [RSS_FILE_DAYS] => [~RSS_FILE_DAYS] => [RSS_YANDEX_ACTIVE] => N [~RSS_YANDEX_ACTIVE] => N [XML_ID] => [~XML_ID] => [TMP_ID] => [~TMP_ID] => [INDEX_ELEMENT] => Y [~INDEX_ELEMENT] => Y [INDEX_SECTION] => N [~INDEX_SECTION] => N [WORKFLOW] => N [~WORKFLOW] => N [BIZPROC] => N [~BIZPROC] => N [SECTION_CHOOSER] => L [~SECTION_CHOOSER] => L [LIST_MODE] => [~LIST_MODE] => [RIGHTS_MODE] => S [~RIGHTS_MODE] => S [SECTION_PROPERTY] => N [~SECTION_PROPERTY] => N [PROPERTY_INDEX] => N [~PROPERTY_INDEX] => N [VERSION] => 1 [~VERSION] => 1 [LAST_CONV_ELEMENT] => 0 [~LAST_CONV_ELEMENT] => 0 [SOCNET_GROUP_ID] => [~SOCNET_GROUP_ID] => [EDIT_FILE_BEFORE] => [~EDIT_FILE_BEFORE] => [EDIT_FILE_AFTER] => [~EDIT_FILE_AFTER] => [SECTIONS_NAME] => Разделы [~SECTIONS_NAME] => Разделы [SECTION_NAME] => Раздел [~SECTION_NAME] => Раздел [ELEMENTS_NAME] => Элементы [~ELEMENTS_NAME] => Элементы [ELEMENT_NAME] => Элемент [~ELEMENT_NAME] => Элемент [EXTERNAL_ID] => [~EXTERNAL_ID] => [LANG_DIR] => / [~LANG_DIR] => / [SERVER_NAME] => www.laser-bulat.ru [~SERVER_NAME] => www.laser-bulat.ru ) [SECTION] => Array ( [PATH] => Array ( ) ) [SECTION_URL] => [META_TAGS] => Array ( [TITLE] => Использование подачи проволоки в лазерной сварке [BROWSER_TITLE] => Лазерная сварка с подачей проволоки: принцип работы, методы и преимущества | ОКБ БУЛАТ [KEYWORDS] => [DESCRIPTION] => Полное руководство по лазерной сварке с подачей проволоки: физика процесса, обзор методов, регулируемые параметры и преимущества технологии. Узнайте, как филлер улучшает качество шва и снижает затраты на производство. ) [PRODUCTS] => Array ( ) [TAGS] => Array ( [0] => Array ( [ID] => 44 [~ID] => 44 [PROPERTY_ID] => 53 [~PROPERTY_ID] => 53 [VALUE] => Статья [~VALUE] => Статья [DEF] => N [~DEF] => N [SORT] => 500 [~SORT] => 500 [XML_ID] => article [~XML_ID] => article [TMP_ID] => [~TMP_ID] => [EXTERNAL_ID] => article [~EXTERNAL_ID] => article [PROPERTY_NAME] => Тип [~PROPERTY_NAME] => Тип [PROPERTY_CODE] => TYPE [~PROPERTY_CODE] => TYPE [PROPERTY_SORT] => 500 [~PROPERTY_SORT] => 500 ) [1] => Array ( [ID] => 46 [~ID] => 46 [PROPERTY_ID] => 53 [~PROPERTY_ID] => 53 [VALUE] => Технология [~VALUE] => Технология [DEF] => N [~DEF] => N [SORT] => 500 [~SORT] => 500 [XML_ID] => tecknology [~XML_ID] => tecknology [TMP_ID] => [~TMP_ID] => [EXTERNAL_ID] => tecknology [~EXTERNAL_ID] => tecknology [PROPERTY_NAME] => Тип [~PROPERTY_NAME] => Тип [PROPERTY_CODE] => TYPE [~PROPERTY_CODE] => TYPE [PROPERTY_SORT] => 500 [~PROPERTY_SORT] => 500 ) [2] => Array ( [ID] => 45 [~ID] => 45 [PROPERTY_ID] => 53 [~PROPERTY_ID] => 53 [VALUE] => Обзор [~VALUE] => Обзор [DEF] => N [~DEF] => N [SORT] => 500 [~SORT] => 500 [XML_ID] => review [~XML_ID] => review [TMP_ID] => [~TMP_ID] => [EXTERNAL_ID] => review [~EXTERNAL_ID] => review [PROPERTY_NAME] => Тип [~PROPERTY_NAME] => Тип [PROPERTY_CODE] => TYPE [~PROPERTY_CODE] => TYPE [PROPERTY_SORT] => 500 [~PROPERTY_SORT] => 500 ) ) )
Использование подачи проволоки в лазерной сварке
Особенности лазерной сварки с подачей проволоки
Лазерная сварка является одним из самых распространённых видов лазерных технологий, использующихся на сегодняшний день в производстве. Это объясняется тем, что процесс является более эффективным в следствии воздействия сфокусированного источника теплового излучения – это позволяет сделать процесс легко воспроизводимым, прецизионным и быстрым. Термический процесс при лазерной сварке существенно короче, чем у остальных методов сварки.
Одним из перспективных методов лазерной сварки, является сварка с подачей проволоки, которая выполняет роль «филлера» при сварке двух поверхностей большой толщины встык. Филлер, расплавляясь под воздействием лазерного излучения, заполняет полость между свариваемыми поверхностями, формируя прочный сварочный шов на большой глубине.
Такой метод сварки позволяет использовать менее мощные источники, которые не могут проплавить поверхности насквозь, но достаточно мощны, чтобы расплавить проволоку. Технологический процесс может происходить как с предварительным нагревом проволоки, так и без него. Предварительный подогрев может использоваться для более эффективного расплавления проволоки лазером, так как нагретой проволоке требуется меньше тепла для перехода в жидкое состояние.
Физика процесса
Сам по себе процесс расплава проволоки в полости шва не представляет собой какой – либо сложной математической или физической модели. В процессе сварки лазерный луч воздействует как на проволоку, так и на стык поверхностей, формируя жидкую сварочную ванну и парогазовый канал, зазор между поверхностями нагревается и заполняется расплавленным металлом проволоки (филлером). Оплавленные стенки зазоров диффундируют с этим расплавом и, в итоге, образуют прочное соединение. Эффективность расплавления проволоки и быстрота ее затвердевания связаны с мощностью самого источника и длительностью импульса (в случае импульсной обработки), а также со свойствами материала проволоки (удельная теплота плавления, теплопроводность).
|
|
|
Схема процесса лазерной наплавки с подачей присадочной проволоки. |
В случае коаксиальной подачи проволоки, в оптическом тракте лазерной установки формируется кольцевой лазерный луч, который фокусируется у кончика проволоки, которая, в свою очередь, подаётся соосно направлению лазерного луча перпендикулярно поверхности основного материала. Следует также отметить, что коаксиальный метод подачи проволоки даёт решающее преимущество при сварке швов по сложному контуру, поскольку это требует частого изменения ориентации подачи излучения и проволоки в пространстве.
Обзор методов
Вне зависимости от конкретного способа лазерной сварки с подачей проволоки, существует необходимость в правильном выборе параметров проволоки. В качестве параметров учитываются как чисто геометрические, так и физикохимические. Подбор неподходящего материала может вызвать химическую неоднородность шва, и, соответственно, неудовлетворительное качество. Важно учитывать особенности межфазного взаимодействия металла проволоки и свариваемых поверхностей и жидком виде. В таблице ниже показаны виды межфазного взаимодействия различных металлов, которые необходимо знать при выборе материала проволоки [1].
Примеры композитных металлических составов и их структурное состояние до и после сварки:
| КЛАСС |
Состояние при сварке |
Состав композита | Диаграмма состояния | Структурное состояние | |
|---|---|---|---|---|---|
| до сварки | после сварки | ||||
| 1 | Растворим при плавлении, не растворим при кристаллизации |
Al-Be Ti-Mg Fe-Cu и др. |
|
|
|
| 2 | Растворим при плавлении и кристаллизации |
Mb-W Ni-W Al-Si и др. |
|
|
|
| 3 | Не взаимодействует при сварке |
Al-Be-Mg Fe-Cu-Mg W-Ag и др. |
|
|
|
| 4 | Не смешиваются в жидком и твердом состоянии |
Fe-Pb и др. |
|
|
|
Если говорить о выборе геометрических параметров проволоки, то здесь роль играет только её диаметр, который влияет на заполняемость полости расплавом. Большой зазор требует выбора более толстой проволоки, чтобы эффективно заполнить его расплавом.
В статье [2] описано два основных метода ЛС с подачей проволоки.
Первым метод заключается в электрическом предварительном нагреве проволоки специальным электро – источником. Это позволяет использовать менее мощные источники излучения, тем самым процесс становится экономически более выгодным, ведь подвести электричество к проволоке намного дешевле, чем купить новый источник.
|
|
|
Схема сварки с предварительным нагревом проволоки |
Блок питания регулируется и нагревает проволоку до определенной температуры для облегчения процесса сварки. Это также предотвращает превращение проволоки в дугу.
Суть второго метода заключается в плавлении «холодной» проволоки – то есть, без предварительного подогрева. Такой способ лучше всего подходит для алюминиевой или аналогичной не жаропрочной проволоки, которая обладает невысокими значениями удельной теплоты плавления. Это позволяет удобно работать с термочувствительными материалами для подачи проволоки. Можно также подавать проволоку на детали, склонные к деформациям.
Помимо описанных ранее преимуществ, правильный подбор материала проволоки способен исключить появление подсолидусных трещин в сварном шве, чем не может похвастаться обычная лазерная или любя другая сварка.
Регулируемые параметры
Скорость подачи проволоки важна для определенного между двумя заготовками. Она определяет количество присадочной проволоки в воздушном зазоре. Зависит от скорости сварки и площади поперечного сечения зазора между поверхностями соединения. На это также влияет площадь поперечного сечения присадочной проволоки. Подача проволоки ограничивает скорость сварки, поскольку для расплавления проволоки используется значительное количество лазерной энергии. Слишком низкая скорость подачи проволоки отрицательно сказывается на качестве проволоки и свариваемых деталей. Лазерный луч может расплавить большую часть проволоки. Это приводит к повреждению перемычки из жидкого металла и образованию капель на конце присадочной проволоки. Это ухудшает внешний вид и целостность сварного шва.
С другой стороны, слишком высокая скорость подачи проволоки приводит к недостаточной подаче энергии для плавления. Это увеличивает объем жидкого металла в перемычке из жидкого металла и на конце проволоки. Кроме того, неплавкая часть проволоки также может попасть в сварочную ванну и вытолкнуть жидкий металл. Это приводит к образованию выступов при затвердевании. Это также может привести к образованию пористости на глубине сварного шва. Для обеспечения глубокого проплавления присадочной проволоки необходим точный баланс скорости подачи проволоки. Для обеспечения глубокого проплавления присадочной проволоки необходимо поддерживать умеренную скорость сварки. Также нужно учитывать, что скорость сварки выше 5 мм/сек приводит к гидродинамическим нестабильностям в ванне расплава и в результате могут образоваться нежелательные наплывы.
Для точной подачи проволоки при лазерной сварке наиболее подходящими являются углы между 30 и 60 градусами от перпендикуляра. Для упрощения настройки лучше всего использовать угол в 45 градусов. Однако возможна также и сварка при коаксиальной подаче проволоки, это немного усложнит настройку технологического процесса, но позволит одновременно управлять и проволокой, и источником, что, с другой стороны, может ещё существеннее упростить сложные сварочные операции.
Роль проволоки в современных технологиях сварки
Лазерная сварка с подачей проволоки — это метод, который повышает качество сварных соединений за счёт использования проволоки в качестве заполнителя зазоров между свариваемыми поверхностями. Этот процесс помогает компенсировать несовершенства подгонки деталей, уменьшить риск образования дефектов и улучшить контроль за формой шва, а также сделать процесс более экономичным из – за возможности использования менее мощных источников излучения. Подача проволоки также позволяет работать с различными типами материалов и обеспечивает гибкость технологии, что делает её перспективным выбором для прецизионной сварки в промышленности.
Статья подготовлена с использование материалов:
1. BAISON LASER. Подача проволоки при лазерной сварке [Электронный ресурс]. URL: https://baisonlaser.com/blog/wire-feeding-in-laser-welding/ (дата обращения: 19.02.2025).
2. Шиганов И. Н. Лекции по сварке металлических композитных материалов. 2023. 145 с.
