RU2415739C2 - Способ лазерной сварки деталей из разнородных металлов - Google Patents
Способ лазерной сварки деталей из разнородных металлов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2415739C2 RU2415739C2 RU2009122958/02A RU2009122958A RU2415739C2 RU 2415739 C2 RU2415739 C2 RU 2415739C2 RU 2009122958/02 A RU2009122958/02 A RU 2009122958/02A RU 2009122958 A RU2009122958 A RU 2009122958A RU 2415739 C2 RU2415739 C2 RU 2415739C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser radiation
- plane
- parts
- welded
- joint
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам сварки разнородных металлов лазерным излучением и может быть использовано, в том числе, в области машиностроения. Плоскость стыкового соединения деталей из разнородных металлов выполняют наклонной по касательной к сегменту зоны термического влияния сварного шва. Лазерное излучение фокусируют на более тугоплавкий материал на расстоянии от стыковой плоскости. Угол наклона плоскости стыкового соединения и расстояние фокусировки рассчитывают из условия обеспечения отсутствия испарения легкоплавкого металла. На свариваемые поверхности из разнородных металлов подают лазерное излучение, которое нагревает зону сварки до температуры плавления, после остывания которой получается сварной шов. В результате обеспечения возможности сварки разнородных металлов с учетом их теплофизических и физико-химических характеристик получают качественное сварное соединение. 3 ил.
Description
Изобретение относится к способам сварки разнородных металлов лазерным излучением и может быть использовано, в том числе, в области машиностроения.
Способ заключается в том, что на свариваемые поверхности из разнородных металлов подается лазерное излучение, которое нагревает зону сварки до температуры плавления, после остывания (затвердевания) которой получается сварной шов.
Известны аналоги, конструкция узла подготовки кромок под сварку меди и ее сплавов со сталью [1] и способ электронно-лучевой сварки труб [2]. Их недостатком является отсутствие учета характеристик свариваемых металлов в случае обработки разнородных материалов, что может привести к более интенсивному испарению легкоплавкого металла по сравнению с более тугоплавким.
Заявляемое изобретение направлено на исправление этого недостатка и получение возможности сваривать разнородные металлы лазерным излучением с учетом их теплофизических и физико-химических характеристик. Это достигается путем выполнения формы стыковой поверхности свариваемых деталей в виде плоскости, наклоненной на определенный угол по касательной к сегменту зоны термического влияния и подачи лазерного излучения на более тугоплавкий материал. Тогда сначала расплавляется тугоплавкий материал, затем за счет теплопередачи происходит расплав легкоплавкого материала.
Способ осуществляется путем расчета необходимого угла наклона стыковой поверхности и смещения зоны подачи лазерного излучения относительно этого стыка.
Металлографические исследования зоны взаимодействия ЛИ с металлами показали, что зона имеет в сечении сегментную форму. В результате экспериментальных исследований влияния ЛИ (лазерного излучения) на фазовые превращения в металлах выявлено, что форма зоны воздействия ЛИ мощностью 1 кВт при скорости перемещения 1200 мм/мин в стали У8 и цирконии имеет сегментный характер с центром круга O1 и малую сегментную зону с центром круга О2 (фиг.1). Наличие второй сегментной зоны можно объяснить либо началом возникновения кинжального проплавления в металле, либо возникновением вторичного источника энергии за счет окислительных процессов с выделением теплоты. Характер зон термического воздействия не зависит от энергии ЛИ, а величина второй зоны зависит от физико-химических свойств металлов. Цирконий является химически активным металлом.
Из анализа характера зоны термического воздействия ЛИ следует, что сварка разнородных металлов должна осуществляться подачей энергии на тугоплавкий металл и форма стыковой поверхности должна повторять форму ЗТВ. На практике целесообразней стыковую поверхность делать плоской, исходя из экономических соображений. Это связано с различием температур плавления, в частности температура плавления молибдена равна 2620°С, а стали равна 1510°С. Поэтому для получения сварного шва необходимо поднять плотность энергии, чтобы расплавить молибден, при этом происходит испарение стали. Для исключения этого эффекта необходимо использовать наклон стыковой плоскости свариваемых деталей. Плоскость сварного шва наклоняется на угол по касательной к сегменту зоны термического воздействия (фиг.2). Тогда расплавляется тугоплавкий металл, и за счет теплопередачи происходит расплав легкоплавкого металла.
На фиг.2 представлена геометрия стыкового соединения при сварке молибдена и стали. Лазерное излучение (ЛИ) подается на более тугоплавкий молибден (Тпл=2620°С). Температура плавления стали составляет 1510°С, h - толщина деталей. Угол φ и смещение лазерного излучения должны быть подобраны таким образом, чтобы соблюдалось равенство площадей S1=S2, а температура в середине по глубине стыкового соединения была равна температуре плавления второго свариваемого металла, в данном случае - стали (Тпл=1510°С). Равенство площадей S1=S2 обеспечит равномерный проплав стали.
На фиг.3 представлена схема расчета угла наклона стыкового соединения φ и смещения лазерного излучения L. Вектор скорости сварки vcв направлен перпендикулярно плоскости рисунка. Расчет производится следующим образом.
1. Глубина проплавленной зоны hпропл равна [3]:
где
Р - мощность излучения,
Rл - радиус сфокусированного излучения,
α - коэффициент температуропроводности тугоплавкого металла,
vсв - скорость сварки,
λТ - коэффициент теплопроводности тугоплавкого металла,
Tk - температура кипения тугоплавкого металла.
2. Имеем прямоугольный треугольник со сторонами R и К. Угол наклона стыка φ определяется как
где
здесь hдет - толщина свариваемых деталей, Rл - радиус лазерного излучения.
3. Смещение лазерного излучения от стыка на поверхности деталей, обозначенное L, определяется как сумма
где
4. Таким образом, подставив (1), (3), (4) в (2), а (6), (7) в (5), получим
По формулам (8) и (9) можно рассчитать необходимые для обработки предложенным способом угол наклона поверхности стыка φ и смещение лазерного излучения L.
Источники информации
1. Патент на полезную модель RU 67002.
2. Патент на изобретение RU 2285599.
3. Ф.Г.Григорянц, И.Н.Шиганов, Ф.И.Мисюров. Технологические процессы лазерной обработки: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Ф.Г.Григорьянца. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006. - 664 с.: ил. - ISBN 5-7038-2701-9).
Claims (1)
- Способ лазерной сварки деталей из разнородных материалов, отличающийся тем, что плоскость стыкового соединения деталей выполняют наклонной по касательной к сегменту зоны термического влияния сварного шва, а лазерное излучение фокусируют на более тугоплавкий материал на расстоянии от стыковой плоскости, при этом угол наклона плоскости стыкового соединения и расстояние фокусировки рассчитывают из условия обеспечения отсутствия испарения легкоплавкого металла.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009122958/02A RU2415739C2 (ru) | 2009-06-16 | 2009-06-16 | Способ лазерной сварки деталей из разнородных металлов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009122958/02A RU2415739C2 (ru) | 2009-06-16 | 2009-06-16 | Способ лазерной сварки деталей из разнородных металлов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009122958A RU2009122958A (ru) | 2010-12-27 |
RU2415739C2 true RU2415739C2 (ru) | 2011-04-10 |
Family
ID=44052277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009122958/02A RU2415739C2 (ru) | 2009-06-16 | 2009-06-16 | Способ лазерной сварки деталей из разнородных металлов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2415739C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2561626C2 (ru) * | 2013-04-19 | 2015-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ электронно-лучевой сварки круговых стыков |
EA028399B1 (ru) * | 2015-02-20 | 2017-11-30 | Белорусский Национальный Технический Университет | Способ лазерной сварки деталей из разнородных металлов |
RU2732303C1 (ru) * | 2020-04-27 | 2020-09-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ сварки-пайки разнородных металлических сплавов лазерным лучом |
RU2763706C1 (ru) * | 2021-03-16 | 2021-12-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им.А.Н. Туполева - КАИ" | Способ лазерной сварки разнородных металлических сплавов |
-
2009
- 2009-06-16 RU RU2009122958/02A patent/RU2415739C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2561626C2 (ru) * | 2013-04-19 | 2015-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ электронно-лучевой сварки круговых стыков |
EA028399B1 (ru) * | 2015-02-20 | 2017-11-30 | Белорусский Национальный Технический Университет | Способ лазерной сварки деталей из разнородных металлов |
RU2732303C1 (ru) * | 2020-04-27 | 2020-09-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ сварки-пайки разнородных металлических сплавов лазерным лучом |
RU2763706C1 (ru) * | 2021-03-16 | 2021-12-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им.А.Н. Туполева - КАИ" | Способ лазерной сварки разнородных металлических сплавов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009122958A (ru) | 2010-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Meran | The joint properties of brass plates by friction stir welding | |
JP5024475B1 (ja) | レーザ溶接鋼管の製造方法 | |
RU2415739C2 (ru) | Способ лазерной сварки деталей из разнородных металлов | |
JP2009500177A (ja) | レーザ・抵抗ハイブリッド溶接のシステムおよび方法 | |
Kuryntsev et al. | Welding of stainless steel using defocused laser beam | |
Franco et al. | Analysis of copper sheets welded by fiber laser with beam oscillation | |
RU2636425C1 (ru) | Способ лазерной сварки материалов, имеющих разные толщины | |
JP2005254282A (ja) | レーザーによる突合せ溶接金属板の製造方法 | |
Singh et al. | A study to enhance the depth of penetration in grade P91 steel plate using alumina as flux in FBTIG welding | |
Lienert et al. | Weld bead center line shift during laser welding of austenitic stainless steels with different sulfur content | |
JP5866790B2 (ja) | レーザ溶接鋼管の製造方法 | |
WO2006062241A1 (ja) | 溶接方法及び溶接整形装置 | |
JP2010149134A (ja) | 摩擦攪拌接合方法及び摩擦攪拌接合装置 | |
Sahul et al. | Disk laser welding of copper to stainless steel | |
현필천 et al. | Evaluation of a high-frequency induction heating assisted friction stir welding process on carbon steel sheets | |
Thakare Niraj et al. | Electro slag strip cladding process | |
Zhao et al. | Weld quality improvement with hybrid FSW technology assisted by preheating for copper T2/aluminium 5A06 dissimilar materials | |
Bhatt et al. | Effect of parameters of Nd YAG laser welding on AISI 316 Stainless steel and Brass | |
Quintino et al. | Conduction laser welding | |
JP2012020292A (ja) | レーザ溶接方法 | |
Mathivanan et al. | Laser overlap joining from copper to aluminum and analysis of failure zone | |
Yu et al. | Pulsed laser welding and microstructure characterization of dissimilar brass alloy and stainless steel 308 joints | |
진영윤 et al. | Characteristic evaluation of coaxial high-frequency induction heating hybrid friction stir welding process on high strength carbon steel sheets | |
JP5803160B2 (ja) | レーザ溶接鋼管の製造方法 | |
JPH06198472A (ja) | 高速レーザ溶接法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120617 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150410 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150617 |