ПРОРЫВНЫЕ ТЕХНОЛГИИ По сравнению с лазерной сваркой Снижение точности обработки

перед сваркой.
Возможность сварки по зазору
Повышение производительности
Возможность варьирования

GMA

Hybrid

Лазерно-дуговая сварка плавящимся электродом (ЛДСПЭ)

м/мин
2 м/мин
3 м/мин
Сканирование лазерного луча, 2.2 м/мин, 400 Гц, 0.5

Без сканирования

Сканирование

2 мм

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЛДСПЭ

15 мм толщина, 14.5 кВт + 7 кВт, скорость подачи проволоки 14.5 м/мин

лазерного излучения 12,5 кВт
Мощность дуги 7 кВт
Ударная вязкость 300Дж

15 мм

РС E36,
толщина 20 мм

09Г2С
толщина 15 мм

HBW, σт=1050-1300МПа
Обратная сторона
Weldox, толщина 8 мм
Weldox, толщина 6 мм
Лицевая сторона
Лицевая

Обратная сторона

Обратная сторона

HLW+MIG
Al+4.5%Mg+1.7%Li+0.6%Zn, 4 мм q = 100 Дж/мм

АМг6

Al-Li, толщина 4 мм

Лицевая сторона

Толщина 5 мм: Рл=7 кВт, Vсв=1,8 м/мин, Iд=225А, Uд=24,5В, сварочная проволока 10Х19Н11М4Ф

Толщина 10 мм: Рл=8 кВт, Vсв=1,8 м/мин, Iд=257А, Uд=23,9В, сварочная проволока 10Х19Н11М4Ф

Толщина 15 мм: Рл=11 кВт, Vсв=1,2 м/мин, Iд=173А, Uд=20,9В, сварочная проволока 10Х19Н11М4Ф

Металлографические исследования:
получена аустенитная структура металла шва;
ЗТВ практически не претерпела структурных превращений;
- внутренних дефектов не обнаружено.
Механические испытания:
значения предела прочности на разрыв сварного соединения: 5мм – 559 МПа (о.м.), 10мм – 590 МПа (с.ш.), 15мм – 588,5 МПа (с.ш.);
(предел прочности на разрыв основного металла – 530 МПа)

в сварочную ванну (С100 CENTURIO, 3000 кадров/сек)
Рл=5кВт, Vсв=0,9 м/мин, Iд=140А,

Исследование расстояния между электродом и поверхностью свариваемых пластин

2 мм 3 мм

2 мм – дуга горит нестабильно (периодическое соприкосновение расплавленного присадочного металла с электродом);
3 мм – дуга горит стабильно

Лицевая сторона Микрошлиф

Обратная сторона

Металлографические исследования:
получена структура металла шва состоящая из мартенситной α’-фазы;
в околошовной зоне наблюдается 3 участка: участок крупного зерна участок полной перекристаллизации и участок неполной перекристаллизации;
внутренних дефектов не обнаружено
Механические испытания:
- предел прочности на разрыв сварного соединения - 657 МПа
(предел прочности на разрыв основного металла – 700-900 МПа)

Рл=5 кВт, Vсв=0,72 м/мин, Iд=160А, Uд=18В, электрод WL15 (диаметр 2,4 мм), проволока ОТ4 (диаметр 1,6мм),

ЛДСНЭ компонентов ракетных двигателей (титан)

1) образование холодных трещин; 2) недостаток металла в шве
Рл=15кВт, Vсв=2,4

Рл=15кВт, Vсв=3,6 м/мин, Ar, 25 л/мин

Отсутствие трещин; - Шов удовлетворяет требованиям по геометрии; - Отсутствие иных внутренних дефектов.

Лицевая сторона

Обратная сторона

Макрошлиф

Лазерно-дуговая сварка плавящимся электродом

Рл=15кВт, Vсв=3,6м/мин, Iд=298А, Uд=28,2В, 10Х19Н11М4Ф, Ar, 25 л/мин

2-8 мкм до 40-50 мкм;
быстро изнашивается;
время фосфатирования около

Лазерное термоупрочнение:
повышение твёрдости в 1,5 раза до 305HV после 459HV;
- глубина закалённого слоя свыше 50 мкм;
время термоупрочнения около 2,3 мин
(повышение производительности процесса в 7 раз)

Рл=1,7кВт
Vт=50 мм/сек

имеющие аналогов
Лазерная сварка и наплавка разнородных материалов
Сварка Al – Ti
Сварка

в = 280 MPa

Ti-Al

Наплавка МНЖ на сталь

Наплавка уплотняющего пояса и нанесение дорожек для раскола на корпус высокоточного боеприпаса

Сварка форсунки двигателя подводной ракеты

Сварка компактного теплообмен-ника с повышенной теплоотдачей

Разработка технологии и оборудования

Лазерная наплавка и прямое лазерное выращивание
Структура задачи
- течение паровой струи,

Схема процесса

Моделирование и исследование процессов

= 170 г/мин, Ø = 7 мм, 100 Гц, 8.1

Некоаксиальная схема

3.1 mm

1.9 мм

~500 HV

Коаксиальная схема

Stellite 6: 10.7кВт, 750мм/мин, 265г/мин, Ø=5mm, контроль мощности, 5.4 кг/ч, D=1%

1.0 мм

с сфокусированной газопорошковой струей – 5 кг/ч
Коаксиальная подача с сфокусированной

перемещения
Система слежения за стыком
Система подачи защитной

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛАЗЕРНЫХ И ЛАЗЕРНО-ДУГОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ (ЛДТК)

лазр
30 м 200 мкм волокно
Дуговой источник ВДУ-1500 DC

резка
Мощность лазера до 20 кВт
Мощность дуги до 500А
Система слежения
Система слежения
ЛДТК
3D

лазерная резка
Мощность лазера до 20 кВт
Мощность дуги до

Сварочный трактор
Система подачи сжатого воздуха
Система слежения за стыком

30XГCA, сварка пластин 0.5 мм
мартенсит
бейнит
брызги металла

определяется временем релаксации плазмы гибридного разряда
Синергетический эффект при совместном действии

Повышение эффективности, проплавляющей способности и качества шва

Гибридная лазерно-микроплазменная сварка

сталей нового поколения с использованием технологии гибридной лазерно-дуговой сварки
Инженерный центр

Управление всеми подсистемами технологического комплекса в автоматическом режиме

Транспортное устройство

Лазерный манипулятор

Корпус свариваемого автомобиля КАМАЗ

Площадь комплекса – 120 кв. м
Потребляемая мощность – 100 кВт
Ориентировочная стоимость участка – 100 млн. р.
Производительность – 3 корпуса за 1 смену
Количество постов: 3 – 5
Персонал: 2 - 4 чел.
Требования к помещению – УХЛ 4.2
Подготовка производства – 80 млн. р.
Общая стоимость работ -180 млн. р

динамики сварочной ванны;
диагностика поверхности шва

Функции системы слежения
Сигналы в процессе

Общее представление о системе мониторинга

от инфракрасного датчика

датчика фиксирующего отражённое лазерное излучение
Внешний вид сварного соединения

v 4.0
55% F
89% P
Формирование сварочной ванны, моделирование формирования структуры материала,

ПТ3-В