RU2608154C2 - Method of welding of metal parts - Google Patents

Method of welding of metal parts Download PDF

Info

Publication number
RU2608154C2
RU2608154C2 RU2015126823A RU2015126823A RU2608154C2 RU 2608154 C2 RU2608154 C2 RU 2608154C2 RU 2015126823 A RU2015126823 A RU 2015126823A RU 2015126823 A RU2015126823 A RU 2015126823A RU 2608154 C2 RU2608154 C2 RU 2608154C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welding
welded
parts
ion
energy
Prior art date
Application number
RU2015126823A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015126823A (en
Inventor
Александр Иванович Патрашин
Андрей Витальевич Самвелов
Дмитрий Анатольевич Сысоев
Николайос Норикович Оганесян
Денис Викторович Минаев
Original Assignee
Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority to RU2015126823A priority Critical patent/RU2608154C2/en
Publication of RU2015126823A publication Critical patent/RU2015126823A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2608154C2 publication Critical patent/RU2608154C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K28/00Welding or cutting not covered by any of the preceding groups, e.g. electrolytic welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K17/00Use of the energy of nuclear particles in welding or related techniques

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to welding of metal parts in special electrical engineering and can be used for making welded joints of thin-wall parts, operating under conditions of considerable difference of temperatureand pressure on both sides of welded joint. Method of welding includes local heating of welding area with high-energy beam, which is directed to specified section of welding and moved along welded parts. Energy beam is ion beam of specified material with weight ratio of ion to mass of molecules of material of welded parts no less than 10-1 and no more than 10. Welding is performed at ambient pressure not exceeding 10-3 mm Hg.
EFFECT: technical result is obtaining strong welds of thin-wall parts due to more deep heating of welded parts.
8 cl, 3 dwg

Description

В течение нескольких последних десятилетий сформировались электронно-лучевая, ионно-лучевая и лазерная технологии обработки материалов. Возможные применения этих технологий весьма широки. Лазерная технология применяется для фотолитографии, плавки, резки (скрайбирования) и сварки различных материалов и структур. Электронно-лучевая технология используется для плавки, сварки, напыления, фотолитографии и обработки поверхностей различных материалов. Ионно-лучевая (молекулярная) технология используется для изготовления полупроводниковых субмикронных структур, травления и напыления различных материалов. Каждая из технологий, в зависимости от вида использования, имеет свои особенности.Over the past few decades, electron beam, ion beam, and laser materials processing technologies have emerged. Possible applications of these technologies are very wide. Laser technology is used for photolithography, melting, cutting (scribing) and welding of various materials and structures. Electron beam technology is used for melting, welding, spraying, photolithography and surface treatment of various materials. Ion-beam (molecular) technology is used for the manufacture of semiconductor submicron structures, etching and spraying of various materials. Each of the technologies, depending on the type of use, has its own characteristics.

Заявляемое техническое решение относится к технологическим процессам в специальной области электротехники и может применяться для создания сварных соединений металлических деталей, в том числе тонкостенных, работающих в условиях значительной разницы температур и давлений по обе стороны сварного соединения.The claimed technical solution relates to technological processes in a special field of electrical engineering and can be used to create welded joints of metal parts, including thin-walled ones, operating under conditions of a significant difference in temperature and pressure on both sides of the welded joint.

В настоящее время существует два вида лучевой сварки металлических деталей. Это лазерная сварка и электронная сварка.Currently, there are two types of beam welding of metal parts. This is laser welding and electronic welding.

Способ лазерной сварки заключается в непрерывном или периодическом локальном нагреве световым лучом области сварки, постоянно или периодически перемещающейся по свариваемым деталям, до температуры плавления свариваемого материала. Источником энергии, обеспечивающим процесс лазерной сварки, является оптический квантовый генератор (лазер). Лазерное излучение формируется оптической системой в пучок с заданными пространственными характеристиками и направляется на свариваемые детали, которые перемещается в процессе сварки при помощи специального устройства. Излучение может быть непрерывным или модулированным, чтобы точно фиксировать режим сварки. При лазерной сварке энергия фотонов поглощается в тонком (~1-100 нм) поверхностном слое свариваемого материала, расплавляя локальные участки примыкающих друг к другу деталей, с тем чтобы расплав, застывая, соединил их. Оптическая система помогает осуществить визуальный контроль положения обрабатываемого объекта относительно луча, наблюдение за ходом процесса сварки и визуальную оценку результатов сварки [патент RU №2269401, B23K 26/20, опубликован 10.02.06 г.].The laser welding method consists in continuous or periodic local heating of the welding region with a light beam, constantly or periodically moving along the parts to be welded, to the melting temperature of the material being welded. The source of energy for the laser welding process is an optical quantum generator (laser). Laser radiation is generated by the optical system into a beam with specified spatial characteristics and is directed to the welded parts, which are moved during the welding process using a special device. The radiation can be continuous or modulated to accurately capture the welding mode. In laser welding, the photon energy is absorbed in a thin (~ 1-100 nm) surface layer of the material being welded, melting the local areas of adjacent parts so that the melt solidifies and joins them. The optical system helps to visually monitor the position of the object being machined relative to the beam, monitor the progress of the welding process, and visually evaluate the welding results [patent RU No. 2269401, B23K 26/20, published 02.10.06].

Недостатком этого способа сварки является маленькая глубина провара, обусловленная невозможностью проникновения излучения в глубину свариваемых деталей. Это может сказаться на прочности шва при использовании сваренных деталей в условиях значительной разницы температур и давлений по обе стороны сварного соединения. Другим недостатком этого способа сварки является недостаточно аккуратный шов, который невозможно использовать для изготовления миниатюрных устройств.The disadvantage of this welding method is the small penetration depth due to the impossibility of radiation penetrating into the depth of the parts to be welded. This can affect the strength of the weld when using welded parts in conditions of a significant difference in temperature and pressure on both sides of the welded joint. Another disadvantage of this welding method is the insufficiently accurate seam, which cannot be used for the manufacture of miniature devices.

Аналогом заявляемого способа сварки является [патент США №4471204, МКИ B23K 27/00 от 11.09.1984 г.]. В данном патенте описан способ сварки предметов с помощью энергетического пучка и устройство для осуществления заявляемого способа. В качестве энергетических пучков указаны лазерный, электронный и ионный пучки. Однако описание патента использует лишь лазерный пучок, с которым нагрев свариваемых деталей производится с помощью поглощения падающего излучения. Сварка с помощью ионного или электронного пучка в данном патенте невозможна, т.к. в описании способа и устройства отсутствует вакуумная камера, необходимая для указанных двух способов.An analogue of the proposed welding method is [US patent No. 4471204, MKI B23K 27/00 from 09/11/1984]. This patent describes a method for welding objects using an energy beam and a device for implementing the inventive method. As energy beams, laser, electron, and ion beams are indicated. However, the patent description uses only a laser beam, with which the parts to be welded are heated by absorbing incident radiation. Welding using an ion or electron beam in this patent is not possible, because in the description of the method and device there is no vacuum chamber required for these two methods.

Прототипом заявляемого способа сварки является [патент RU №2532626, B23K 15/02, опубликован 10.11.14 г.]. Заявлен способ электронно-лучевой сварки, который заключается в локальном нагреве электронным лучом области сварки, постоянно или периодически перемещающейся по свариваемым деталям, до температуры плавления свариваемого материала. При электронно-лучевой сварке, в отличие от способа лазерной сварки, используется кинетическая энергия электронов пучка. При достаточной поверхностной мощности электронного луча в месте его падения на поверхность свариваемых деталей возникает локальная область с расплавом, который при охлаждении застывает, соединяя свариваемые детали. Положительной стороной электронно-лучевого способа сварки является невозможность загрязнения шва инородными, часто вредными, примесями, ввиду того что процесс электронно-лучевой сварки ведется в вакууме.The prototype of the proposed welding method is [patent RU No. 2532626, B23K 15/02, published 10.11.14,]. The claimed method of electron beam welding, which consists in local heating by an electron beam of the welding region, constantly or periodically moving along the parts to be welded, to the melting temperature of the material being welded. In electron beam welding, in contrast to the laser welding method, the kinetic energy of the beam electrons is used. With sufficient surface power of the electron beam in the place of its incidence on the surface of the welded parts, a local region with a melt arises, which solidifies when cooled, connecting the welded parts. The positive side of the electron-beam welding method is the impossibility of contaminating the weld with foreign, often harmful, impurities, due to the fact that the electron-beam welding process is carried out in a vacuum.

Недостатком указанного способа является низкая эффективность передачи энергии от электронного пучка атомам свариваемого материала. Это обстоятельство не позволяет производить глубокий провар, а значит получать более прочный сварной шов. Обусловлена она очень большим отношением масс налетающих электронов и атомов свариваемого материала. Такая низкая эффективность приводит к необходимости создания мощных катодов, требующих высокой мощности питания, увеличения времени сварки и, соответственно, к низкому КПД способа.The disadvantage of this method is the low efficiency of energy transfer from the electron beam to the atoms of the material being welded. This circumstance does not allow for deep penetration, and therefore to obtain a more durable weld. It is caused by a very large mass ratio of incident electrons and atoms of the material being welded. Such low efficiency leads to the need to create powerful cathodes that require high power supply, increase welding time and, accordingly, to a low efficiency of the method.

Задачей создания способа сварки является снижение временных, энергетических затрат и стоимости сварки при улучшении ее качества и прочности за счет более эффективной передачи кинетической энергии налетающих ионов материалам свариваемых деталей с достижением более глубокого прогрева сварочного шва.The task of creating a welding method is to reduce the time, energy and cost of welding while improving its quality and strength due to a more efficient transfer of the kinetic energy of the incident ions to the materials of the parts to be welded, with a deeper heating of the weld.

Для этого в известном способе сварки металлических деталей, включающем локальный нагрев области сварки с помощью энергетического пучка, который направляют на заданный участок сварки и перемещают по свариваемым деталям, в качестве энергетического пучка используют пучок ионов заданного материала с отношением массы иона к массе молекулы материала свариваемых деталей не менее 10-1 и не более 10, а сварку выполняют при давлении окружающей атмосферы, не превышающем 10-3 мм рт.ст.To do this, in the known method of welding metal parts, including local heating of the welding area using an energy beam that is directed to a given welding section and moved along the parts to be welded, an ion beam of a given material with the ratio of the ion mass to the molecule molecule of the material of the welded parts is used as an energy beam not less than 10 -1 and not more than 10, and welding is performed at a pressure of the surrounding atmosphere not exceeding 10 -3 mm Hg.

Кроме того, сварку выполняют с энергией ионов, не превышающей энергию связи молекул материала свариваемых деталей.In addition, welding is performed with an energy of ions not exceeding the binding energy of the molecules of the material of the parts to be welded.

Кроме того, в процессе сварки регулируют по заданной программе величину угла между направлением распространения пучка ионов и нормалью к области его падения на свариваемые детали.In addition, during the welding process, the angle between the direction of propagation of the ion beam and the normal to the region of its incidence on the parts being welded is controlled according to a predetermined program.

Кроме того, осуществляют непрерывный локальный нагрев области сварки пучком ионов.In addition, carry out continuous local heating of the welding region by the ion beam.

Кроме того, осуществляют периодический локальный нагрев области сварки пучком ионов.In addition, periodic local heating of the ion beam welding region is carried out.

Кроме того, выполняют непрерывное перемещение области сварки по деталям.In addition, continuous movement of the weld area in parts is performed.

Кроме того, выполняют шаговое перемещение области сварки по деталям.In addition, perform step-by-step movement of the welding area for details.

Кроме того, свариваемые детали подогревают внешним источником до температуры, не превышающей температуру плавления.In addition, the parts to be welded are heated by an external source to a temperature not exceeding the melting temperature.

Изобретение поясняется следующими рисунками.The invention is illustrated by the following figures.

Фиг. 1 - Схема взаимодействия падающего иона с квазинеподвижным атомом (молекулой) свариваемого материала.FIG. 1 - Scheme of the interaction of the incident ion with a quasi-stationary atom (molecule) of the material being welded.

Фиг. 2 - Зависимость относительной части энергии падающего иона E0/Eu, переданной молекуле материала в результате столкновения от отношения массы иона к массе молекулы материала.FIG. 2 - Dependence of the relative part of the incident ion energy E 0 / E u transferred to the material molecule as a result of the collision on the ratio of the ion mass to the mass of the material molecule.

Фиг. 3 - Схема сварки тонкостенных трубчатых и/или кольцевых деталей, предназначенных для работы в условиях значительной разницы температур и давлений по обе стороны сварного соединения.FIG. 3 is a diagram of the welding of thin-walled tubular and / or annular parts designed to operate in conditions of significant differences in temperature and pressure on both sides of the welded joint.

Сварка происходит в локальной области материала, куда попадает сфокусированный пучок ионов. Рассмотрим процесс передачи механической энергии от ионов пучка атомам (молекулам) свариваемого материала более подробно.Welding takes place in a local area of the material where a focused ion beam enters. Consider the process of transferring mechanical energy from beam ions to atoms (molecules) of the material being welded in more detail.

При взаимодействии падающих ионов пучка с атомами свариваемого материала происходит передача энергии и импульса падающих частиц молекулам свариваемого материала. Если переданная молекуле часть энергии падающей частицы превышает его энергию связи в материале, то атом может быть вырван и удален из материала. При этом температура материала останется ниже температуры его испарения. Если же энергия, передаваемая атому материала, ниже пороговой, то после соударения атом остается в материале и получает энергию, которая расходуется, в конечном счете, на локальный нагрев материала.During the interaction of the incident ions of the beam with the atoms of the material being welded, the energy and momentum of the incident particles are transferred to the molecules of the material being welded. If the part of the energy of the incident particle transferred to the molecule exceeds its binding energy in the material, then the atom can be torn out and removed from the material. In this case, the temperature of the material will remain below the temperature of its evaporation. If the energy transferred to the atom of the material is below the threshold, then after the collision the atom remains in the material and receives energy, which is spent, ultimately, on the local heating of the material.

Столкновение падающих ионов с молекулами свариваемого материала, как правило, является упругим. В этом случае выполняется закон сохранения кинетической энергииThe collision of incident ions with molecules of the material being welded is, as a rule, elastic. In this case, the law of conservation of kinetic energy

Figure 00000001
Figure 00000001

и импульсаand momentum

Figure 00000002
Figure 00000002

где mи, m0 - масса падающего иона и молекулы (атома) материала соответственно;where m and , m 0 are the mass of the incident ion and material molecule (atom), respectively;

vи1, vи2 - скорость иона до и после взаимодействия;v and1 , v and2 — ion velocity before and after the interaction;

v0 - скорость атома материала после столкновения;v 0 is the speed of the atom of the material after the collision;

ϕ - угол рассеяния иона.ϕ is the ion scattering angle.

Описанная уравнениями (1) и (2) схема взаимодействия падающего иона с квазинеподвижным атомом свариваемого материала представлена на фиг. 1.The scheme of interaction of the incident ion with the quasi-stationary atom of the material being welded described by equations (1) and (2) is shown in FIG. one.

В результате решения системы уравнений (1) и (2) получим следующее выражения для относительной части энергии падающего иона ΔE/Eu, переданной атому материала в результате столкновения:As a result of solving the system of equations (1) and (2), we obtain the following expressions for the relative part of the incident ion energy ΔE / E u transferred to the material atom as a result of the collision:

Figure 00000003
Figure 00000003

где Еи - энергия иона.where E and is the ion energy.

Указанная зависимость (3) показана на фиг. 2 для разных углов падения ионов на молекулы материала. Из нее видно, что максимальная доля энергии ионов передается молекулам материала при равенстве масс ионов и молекул материала. Следовательно, диапазон отношения массы падающего иона к массе молекулы от 0,1 до 10, в котором передается от 35% до 100% энергии, является оптимальным диапазоном, в отличие от электронно-лучевой сварки, где это отношение менее 10-3.The indicated dependence (3) is shown in FIG. 2 for different angles of incidence of ions on the molecules of the material. It can be seen from it that the maximum fraction of ion energy is transferred to the molecules of the material with equal masses of ions and molecules of the material. Therefore, the range of the ratio of the mass of the incident ion to the mass of the molecule from 0.1 to 10, in which from 35% to 100% of the energy is transferred, is the optimal range, in contrast to electron beam welding, where this ratio is less than 10 -3 .

Таким образом, передача энергии от падающего иона к квазинеподвижной молекуле свариваемого материала при их столкновении гораздо более эффективна, чем передача энергии от движущегося электрона. Чтобы передавать сравнимую по величине энергию, электрон необходимо ускорить с помощью намного более высокого напряжения и увеличить электронный ток пучка, что потребует более высоких затрат энергии.Thus, the energy transfer from the incident ion to the quasi-stationary molecule of the material being welded during their collision is much more efficient than energy transfer from a moving electron. In order to transmit energy of comparable magnitude, the electron must be accelerated with a much higher voltage and the electron beam current must be increased, which will require higher energy costs.

Давление атмосферы в камере на пути пролета пучка ионов не должно превышать 10-3 мм рт.ст., чтобы рассеивание падающих ионов на атомах (молекулах) атмосферы было минимальным. Конкретная величина давления в каждом случае будет определяться допустимой ценой процесса сварки и изготавливаемой детали.The pressure of the atmosphere in the chamber along the path of the ion beam should not exceed 10 -3 mm Hg so that the scattering of incident ions by atoms (molecules) of the atmosphere is minimal. The specific pressure in each case will be determined by the allowable price of the welding process and the manufactured part.

Величина энергии, передаваемой ионом, должна ограничиваться величиной энергии связи с другими молекулами, необходимой для удаления атома (молекулы) из свариваемого материала. В случае превышения указанной величины энергии начнется процесс ионного травления материала.The amount of energy transferred by the ion should be limited by the amount of binding energy with other molecules needed to remove the atom (molecule) from the material being welded. If the specified energy value is exceeded, the process of ion etching of the material will begin.

Величина передаваемой энергии зависит от угла падения ионов на свариваемый материал, поэтому угол падения ионов может служить, вместе с энергией ионов, параметром для подстройки режима сварки.The magnitude of the transmitted energy depends on the angle of incidence of ions on the material being welded, therefore, the angle of incidence of ions can serve, together with ion energy, as a parameter for adjusting the welding mode.

Параметрами для подстройки необходимого режима сварки являются непрерывный или периодический локальный нагрев области сварки, непрерывное или шаговое перемещение области сварки по свариваемым деталям. При этом средняя скорость движения области сварки V относительно свариваемых деталей связана с поверхностной плотностью мощности падающих ионов Р и размером области L соотношением:The parameters for adjusting the required welding mode are continuous or periodic local heating of the welding region, continuous or stepwise movement of the welding region along the parts to be welded. In this case, the average velocity of the welding region V relative to the parts being welded is related to the surface power density of the incident ions P and the size of the region L by the ratio:

Figure 00000004
Figure 00000004

в котором величина К определяется удельной теплоемкостью, удельной теплопроводностью, удельной теплотой плавления, температурой свариваемого материала, его плотностью и толщиной свариваемых деталей.in which the value of K is determined by the specific heat, specific thermal conductivity, specific heat of fusion, temperature of the material being welded, its density and thickness of the parts being welded.

Свариваемые детали в процессе сварки могут подогреваться дополнительным источником тепла до температуры, которая не должна превышать их температуру плавления. В этом случае возникает дополнительная степень свободы, позволяющая варьировать остальные параметры режима сварки.The parts to be welded during the welding process can be heated by an additional heat source to a temperature that should not exceed their melting temperature. In this case, an additional degree of freedom arises, allowing one to vary the remaining parameters of the welding mode.

Рассмотрим пример сварки тонкостенных трубчатых и/или кольцевых деталей, предназначенных для работы в условиях значительной разницы температур и давлений по обе стороны сварного соединения, изображенный на фиг. 3.Let us consider an example of welding thin-walled tubular and / or ring parts intended for operation under conditions of a significant difference in temperatures and pressures on both sides of the welded joint, shown in FIG. 3.

Ионный источник, обеспечивающий процесс сварки состоит из катода (1), мишени (2), анода (3), держателя мишени (4), прижимающего мишень (2) к катоду (1), магнитной системы (5), расположенной с нерабочей стороны мишени (2), объектива (6), системы охлаждения (7) магнитной системы (5). Анод (3) расположен над мишенью (2) осесимметричным образом. Электрическое поле формируется ортогонально магнитному полю с помощью обмоток (8). Для предотвращения перегрева мишени (2) и магнитной системы (5) предусмотрена система охлаждения (7). Свариваемые детали (10) закреплены на оснастке (11), приводящейся в движение электроприводом (9).The ion source providing the welding process consists of a cathode (1), a target (2), an anode (3), a target holder (4), pressing a target (2) to the cathode (1), a magnetic system (5) located on the non-working side target (2), lens (6), cooling system (7) of the magnetic system (5). The anode (3) is located above the target (2) in an axisymmetric manner. An electric field is formed orthogonally to the magnetic field using windings (8). To prevent overheating of the target (2) and the magnetic system (5), a cooling system (7) is provided. The parts to be welded (10) are mounted on a tooling (11) driven by an electric drive (9).

Способ реализуется следующим образом. Мишень (2) из распыляемого металла посредством держателя мишени (4) прижимается нерабочей плоскостью к торцу системы охлаждения (7). За мишенью (2), в сторону направления потока ионов мишени, установлен анод (3), к которому подводится анодное напряжение смещения. В рабочем объеме вакуумной камеры создается вакуум 10-3 мм рт.ст., после чего осуществляется магнетронное распыление материала мишени. Ионы материала мишени, проходя через магнитное поле и сквозь объектив на основе магнитных линз, концентрируются в пучок ионов (12), выполняющий сварку деталей. Напряжение смещения в устройстве составляет 90-100 В при силе тока 0,5 А.The method is implemented as follows. The target (2) from the sprayed metal is pressed by the non-working plane onto the end of the cooling system (7) by means of the target holder (4). Behind the target (2), in the direction of the direction of the ion flow of the target, an anode (3) is installed, to which the anode bias voltage is applied. A vacuum of 10 -3 mm Hg is created in the working volume of the vacuum chamber, after which magnetron sputtering of the target material is carried out. The ions of the target material, passing through a magnetic field and through a lens based on magnetic lenses, are concentrated in an ion beam (12) that performs welding of parts. The bias voltage in the device is 90-100 V at a current of 0.5 A.

В качестве материала мишени были использованы стали марок 29НК, 36Н и 12Х18Н10Т. Время сварки кольцевого шва диаметром 10 мм при толщине сварных кромок 0,1 мм составило 85 с. Прочность шва проверялась выдерживанием под давлением 50 атм в течение 500 часов, а также испытаниями на термоудар от плюс 100°C до минус 196°C.As the target material, steel grades 29NK, 36N and 12Kh18N10T were used. The weld time of an annular weld with a diameter of 10 mm and a thickness of welded edges of 0.1 mm was 85 s. The strength of the seam was tested by keeping it at a pressure of 50 atm for 500 hours, as well as by thermal shock tests from plus 100 ° C to minus 196 ° C.

Предлагаемый способ позволит повысить качество и прочность выполняемых этим способом сварных швов тонкостенных металлических деталей, снизить энергопотребление и повысить производительность технологической операции в сравнении с прототипом.The proposed method will improve the quality and strength of the welds of thin-walled metal parts performed in this way, reduce energy consumption and increase the productivity of the technological operation in comparison with the prototype.

Claims (8)

1. Способ сварки металлических деталей, включающий локальный нагрев области сварки с помощью энергетического пучка, который направляют на заданный участок сварки и перемещают по свариваемым деталям, отличающийся тем, что в качестве энергетического пучка используют пучок ионов заданного материала с отношением массы иона к массе молекулы материала свариваемых деталей не менее 10-1 и не более 10, а сварку выполняют при давлении окружающей атмосферы, не превышающем 10-3 мм рт.ст.1. A method of welding metal parts, including local heating of the welding area using an energy beam, which is sent to a given welding section and moved along the parts to be welded, characterized in that an ion beam of a given material with the ratio of the ion mass to the mass of the material molecule is used as the energy beam parts to be welded not less than 10 -1 and not more than 10, and welding is performed at a pressure of the surrounding atmosphere not exceeding 10 -3 mm Hg. 2. Способ сварки по п. 1, отличающийся тем, что сварку выполняют с энергией ионов, не превышающей энергию связи молекул материала свариваемых деталей.2. The welding method according to p. 1, characterized in that the welding is performed with an ion energy not exceeding the binding energy of the molecules of the material of the parts to be welded. 3. Способ сварки по п. 1, отличающийся тем, что в процессе сварки регулируют по заданной программе величину угла между направлением распространения пучка ионов и нормалью к области его падения на свариваемые детали.3. The welding method according to claim 1, characterized in that during the welding process, the angle between the direction of propagation of the ion beam and the normal to the region of its incidence on the parts being welded is controlled according to a predetermined program. 4. Способ сварки по п. 1, отличающийся тем, что локальный нагрев области сварки пучком ионов осуществляют непрерывно.4. The welding method according to claim 1, characterized in that the local heating of the welding region by the ion beam is carried out continuously. 5. Способ сварки по п. 1, отличающийся тем, что локальный нагрев области сварки пучком ионов осуществляют периодически.5. The welding method according to claim 1, characterized in that the local heating of the welding region by the ion beam is carried out periodically. 6. Способ сварки по п. 1, отличающийся тем, что выполняют непрерывное перемещение области сварки по деталям.6. The welding method according to p. 1, characterized in that they perform continuous movement of the welding area in detail. 7. Способ сварки по п. 1, отличающийся тем, что выполняют шаговое перемещение области сварки по деталям.7. The welding method according to p. 1, characterized in that they perform stepwise movement of the welding area in detail. 8. Способ сварки по п. 1, отличающийся тем, что свариваемые детали подогревают внешним источником до температуры, не превышающей температуру плавления.8. The welding method according to claim 1, characterized in that the parts to be welded are heated by an external source to a temperature not exceeding the melting temperature.
RU2015126823A 2015-07-03 2015-07-03 Method of welding of metal parts RU2608154C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015126823A RU2608154C2 (en) 2015-07-03 2015-07-03 Method of welding of metal parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015126823A RU2608154C2 (en) 2015-07-03 2015-07-03 Method of welding of metal parts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015126823A RU2015126823A (en) 2017-01-12
RU2608154C2 true RU2608154C2 (en) 2017-01-16

Family

ID=58449243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015126823A RU2608154C2 (en) 2015-07-03 2015-07-03 Method of welding of metal parts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2608154C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0069189A2 (en) * 1981-06-30 1983-01-12 International Business Machines Corporation Fluxless soldering process
US4471204A (en) * 1980-02-15 1984-09-11 Nippon Steel Corporation Method for joining of articles by energy beam and apparatus for controlling said method
JPS59168652A (en) * 1983-03-16 1984-09-22 Hitachi Ltd Method and apparatus for correcting element
RU2118244C1 (en) * 1996-09-03 1998-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Строительное управление-39" Materials welding and cutting device
RU2532626C1 (en) * 2013-03-26 2014-11-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of electron beam welding

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4471204A (en) * 1980-02-15 1984-09-11 Nippon Steel Corporation Method for joining of articles by energy beam and apparatus for controlling said method
EP0069189A2 (en) * 1981-06-30 1983-01-12 International Business Machines Corporation Fluxless soldering process
JPS59168652A (en) * 1983-03-16 1984-09-22 Hitachi Ltd Method and apparatus for correcting element
RU2118244C1 (en) * 1996-09-03 1998-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Строительное управление-39" Materials welding and cutting device
RU2532626C1 (en) * 2013-03-26 2014-11-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of electron beam welding

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015126823A (en) 2017-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012516391A5 (en)
JP2013108977A (en) Laser decontamination device
CN101733547B (en) Method for processing material with energy-rich irradiation
CN203863211U (en) Vacuum electron beam welding system
Beyer et al. Innovations in high power fiber laser applications
US20220055146A1 (en) Method of processing an object with a light beam, and processing system
Zhang et al. Stability evaluation of laser-MAG hybrid welding process
CN104827177A (en) Low-voltage high-current-beam electron beam vacuum welding device and method
CN111055029A (en) Laser cutting device and method for regulating and controlling crack propagation by controlling plasma through electromagnetic field
JP2020093272A (en) Laser welding method
Lutey et al. Long-pulse quasi-CW laser cutting of metals
RU2608154C2 (en) Method of welding of metal parts
US6576863B1 (en) Laser welding of fused quartz
Hartwig et al. Material Processing with a 3kW Single Mode Fibre Laser.
CN108213713A (en) A kind of thin-wall part combined-repair method for increasing material based on pulse laser and continuous laser
JP5860091B2 (en) Electron beam adjustment
Elmer et al. Introduction to high energy density electron and laser beam welding
Peng et al. Controlling the plasma of deep penetration laser welding to increase power efficiency
CN105618933B (en) A kind of efficiently high-quality laser micro arc plasma complex welding method
JP2015188901A (en) Laser welding equipment, laser welding method, and battery case
KR101537070B1 (en) Apparatus for laser welding and method of laser welding by using the same
Rominger et al. Formation mechanism of process instabilities and strategies to improve welding quality
WO2022021509A1 (en) Method and system for using ultra-fast pulsed laser to perform amorphization treatment on metal material
Springer et al. Development of new processes for welding of thermal Al–Cu solar absorbers using diode lasers
Moarrefzadeh Finite-Element simulation of electron beam machining (EBM) Process