RU2653396C1 - Способ изготовления тавровой балки лазерным лучом - Google Patents
Способ изготовления тавровой балки лазерным лучом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2653396C1 RU2653396C1 RU2016150062A RU2016150062A RU2653396C1 RU 2653396 C1 RU2653396 C1 RU 2653396C1 RU 2016150062 A RU2016150062 A RU 2016150062A RU 2016150062 A RU2016150062 A RU 2016150062A RU 2653396 C1 RU2653396 C1 RU 2653396C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- shelf
- laser
- wall
- laser beam
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 6
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 abstract 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- 229910021652 non-ferrous alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
- B23K26/26—Seam welding of rectilinear seams
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, а в частности к производству металлоизделий из листовых заготовок. В способе сварки тавровой балки лазерным лучом механической и химической обработкой подготавливают металлические листы необходимых размеров в диапазоне (Д×Ш×Т) 1500×100×4 мм до 6000×300×12 мм из сталей обыкновенного качества, или качественных сталей, или прочих конструкционных сплавов. Металлические листы собирают в виде таврового соединения, так чтобы полка была сверху относительно стенки, и фиксируют на сварочном столе или на полете портальной установки. Лазерным лучом насквозь переплавляют полку в направлении, симметричном направлению фиксации стенки, так чтобы полка и стенка образовывали сварное соединение. Режимы сварки зависят от толщины полки и требуемой глубины провара стенки. Основными параметрами режимов лазерной сварки являются линейная скорость сварки и мощность лазерного излучения. Режимы лазерной сварки задаются программой роботизированного комплекса. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а в частности к производству металлоизделий из листовых заготовок.
Известен способ сборки и сварки двутавровой балки (патент №2012113671, МПК В23K 37/04, опубл. 20.10.2013) наиболее близкий к заявляемому изобретению и принятый за прототип, включающий установку полок и стенки балки в стан, прижим полок к стенке балки гидравлическими прижимами стана, отличающийся тем, что установку полок и стенки балки производят так, что обеспечивается доступ сварочных горелок одновременно ко всем 4 поясным швам балки, сборку сваркой балки выполняют аргонодуговой сваркой одновременно всех 4 поясных швов непрерывными «ниточными» сварными швами, при этом устанавливают режимы сварки, соответствующие выполнению минимального необходимого катета шва, обеспечивающего прочность балки при ее дальнейшем транспортировании из стана и кантовании на стапель или стапели окончательной сборки балки сваркой «в лодочку», а автоматический режим сварки обеспечивают с помощью непрерывного перемещения балки относительно сварочных головок с необходимой для сварки скоростью с помощью электроприводного движителя.
Недостатком данного способа является большая, вводимая одновременно от 4 сварочных горелок, погонная энергия; низкая производительность и экологичность дуговой сварки; наличие высокого уровня сварочных деформаций после сварки.
Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в применении прорезного шва лазерным лучом при изготовлении тавровых балок.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении высокой производительности и снижении сварочных деформаций при изготовлении тавровой балки прорезным швом лазерного луча, соединяющим полку и стенку со стороны полки.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления тавровой балки, включающий сборку полки и стенки балки, прижим полки к стенке балки без зазора и лазерную сварку сварочной лазерной головкой, отличается тем, что при сборке полку устанавливают сверху стенки с возможностью обеспечения доступа сварочной лазерной головки к поверхности полки, противоположной поверхности соприкосновения полки со стенкой, сварку осуществляют прорезным швом, причем сварочную лазерную головку располагают со стороны полки с переплавлением полки на всю толщину и проплавлением стенки на заданную глубину за один проход прерывистым или сплошным швом, при этом используют волоконный лазер, причем сварку осуществляют с плавным нарастанием мощности лазерного луча в начале сварного шва от 1 до 20 кВт за 800 миллисекунд и плавным убыванием мощности лазерного луча в конце шва с 20 кВт за 1000 миллисекунд.
Сварку осуществляют с сопутствующим подогревом.
Сварку осуществляют с наложением ультразвуковых колебаний.
Сварку осуществляют с наложением электромагнитного поля.
На фигуре 1 представлена принципиальная схема лазерной сварки прорезным швом полки и стенки балки.
На фигуре 2 представлен прорезной шов, полученный лазерным лучом.
Позиции на фигурах: 1 - сфокусированный лазерный луч, 2 - полка балки, 3 - стенка балки, 4 - сварочный шов.
Устройство для осуществления способа состоит из роботизированного комплекса лазерной сварки, сварочной головы, системы подачи защитного газа, сварочного стола, прижимных устройств, металлических листовых заготовок для полки и стенки тавровой балки.
Сущность способа заключается в следующем
Изобретение относится к области машиностроения, а в частности к производству металлоизделий из листовых заготовок. В способе сварки тавровой балки лучом волоконного лазера механической и химической обработкой подготавливают металлические листы необходимых размеров в диапазоне (Д×Ш×Т) 1500×100×4 мм до 6000×300×12 мм из сталей обыкновенного качества, или качественных сталей, или прочих конструкционных сплавов. Металлические листы собирают в виде таврового соединения, так чтобы полка была сверху относительно стенки, и фиксируют на сварочном столе или на полете портальной установки. Лазерным лучом насквозь переплавляют полку в направлении, симметричном направлению фиксации стенки, так чтобы полка и стенка образовывали сварное соединение. Режимы сварки зависят от толщины полки и требуемой глубины провара стенки. Основными параметрами режимов лазерной сварки являются линейная скорость сварки и мощность лазерного излучения. Режимы лазерной сварки и стратегия обработки задаются программой роботизированного комплекса.
При осуществлении процесса лазерной сварки прорезным швом используется плавное нарастание и убывание мощности лазерного луча 1 с целью повышения стабильности процесса сварки, т.е. стабильного поведения расплавленного металла.
Прорезной шов, получаемый лазерной сваркой, может быть сплошным или прерывистым, что зависит от уровня требуемых механических свойств и уровня сварочных деформаций.
Концентрация энергии луча волоконного лазера при сварке высокая, так как длина волны излучения волоконного лазера в 10 раз меньше, чем у широко распространенного СО2-лазера, соответственно концентрация погонной энергии выше, что приводит к уменьшению ванны расплавленного металла и к повышению скоростей кристаллизации. Поэтому для интенсификации металлургических процессов при лазерной сварке, таких как всплывание газовых пузырей из сварочной ванны на поверхность, может применяться сопутствующий подогрев, наложение ультразвуковых колебаний или электромагнитных полей в процессе сварки. Также сопутствующий подогрев, наложение ультразвуковых колебаний или электромагнитных полей в процессе сварки могут положительно повлиять на стойкость против образования трещин при кристаллизации металла.
Используют материалы, не закаливающиеся при высоких скоростях охлаждения (низкоуглеродистые и низколегированные стали, нержавеющие стали, некоторые цветные сплавы).
Режимы лазерной сварки прорезным швом зависят от природы материала, толщины полки 2, требуемой глубины проплава стенки 3, находятся в диапазоне: скорость перемещения лазерного луча 15-40 мм/сек, мощность лазерного луча 3-20 кВт. Также при изготовлении балки с толщиной полки свыше 8 мм может применяться заглубление фокуса лазерного луча в диапазоне 1-4 мм.
Режимы нарастания в начале сварного шва и убывания в конце мощности лазерного луча 1 влияют на качество поверхности полки 2 и минимизацию механической обработки после операций лазерным лучом 1, так как положительно влияют на поведение металла в расплавленном состоянии, т.е. не происходит ударного взаимодействия лазерного излучения большой мощности с полкой балки. Оптимальный режим нарастания мощности лазерного луча 1 до 20 кВт за 800 миллисекунд, убывания с 20 кВт за 1000 миллисекунд.
Таким образом, за счет сквозного переплава лучом волоконного лазера полки и частичного переплава на заданную глубину стенки, определяемую режимами сварки, достигается получение сварного соединения, образующего из двух листовых заготовок тавровую балку, эффект достигается за счет высокой концентрации энергии сфокусированного лазерного луча, способного проплавить металлическую полку на всю толщину (до 12 мм), образовав прорезной швов.
Claims (4)
1.Способ изготовления тавровой балки, включающий сборку полки и стенки балки, прижим полки к стенке балки без зазора и лазерную сварку сварочной лазерной головкой, отличающийся тем, что при сборке полку устанавливают сверху стенки с возможностью обеспечения доступа сварочной лазерной головки к поверхности полки, противоположной поверхности соприкосновения полки со стенкой, сварку осуществляют прорезным швом с переплавлением полки на всю толщину и проплавлением стенки на заданную глубину за один проход прерывистым или сплошным швом, причем сварочную лазерную головку располагают со стороны полки, при этом используют волоконный лазер, а сварку осуществляют с плавным нарастанием мощности лазерного луча в начале сварного шва от 1 до 20 кВт за 800 миллисекунд и плавным убыванием мощности лазерного луча в конце шва с 20 кВт за 1000 миллисекунд.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сварку осуществляют с сопутствующим подогревом.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сварку осуществляют с наложением ультразвуковых колебаний.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сварку осуществляют с наложением электромагнитного поля.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016150062A RU2653396C1 (ru) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Способ изготовления тавровой балки лазерным лучом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016150062A RU2653396C1 (ru) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Способ изготовления тавровой балки лазерным лучом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2653396C1 true RU2653396C1 (ru) | 2018-05-08 |
Family
ID=62105478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016150062A RU2653396C1 (ru) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Способ изготовления тавровой балки лазерным лучом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2653396C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU187501U1 (ru) * | 2018-08-30 | 2019-03-11 | Акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (АО "ЦТСС") | Автомат для двухсторонней лазерно-дуговой сварки тавровых балок |
CN111545908A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-18 | 南京航空航天大学 | 一种增材制造零件t型结构双激光束双侧焊接装置与方法 |
RU2736126C1 (ru) * | 2020-02-10 | 2020-11-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Способ трехстадийной лазерной наплавки |
RU2812921C1 (ru) * | 2023-04-14 | 2024-02-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ) | Способ лазерной сварки тавровых соединений изделий из алюминиевых сплавов |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU673400A1 (ru) * | 1976-09-13 | 1979-07-15 | Zhuravlev Boris V | Способ сварки плавлением |
US5483034A (en) * | 1993-05-25 | 1996-01-09 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" | Laser welding process for an assembly of two metal parts |
RU2146583C1 (ru) * | 1998-07-14 | 2000-03-20 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Способ сварки неплавящимся электродом погруженной дугой |
EP1540141A1 (en) * | 2002-08-14 | 2005-06-15 | Volvo Aero Corporation | Method for manufacturing a stator or rotor component |
RU2293001C1 (ru) * | 2005-05-11 | 2007-02-10 | ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" | Способ многодуговой сварки под флюсом |
US20090324987A1 (en) * | 2005-06-20 | 2009-12-31 | Copley Stephen M | Autogenously welded metallic cellular structures and methods for forming such structures |
-
2016
- 2016-12-19 RU RU2016150062A patent/RU2653396C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU673400A1 (ru) * | 1976-09-13 | 1979-07-15 | Zhuravlev Boris V | Способ сварки плавлением |
US5483034A (en) * | 1993-05-25 | 1996-01-09 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" | Laser welding process for an assembly of two metal parts |
RU2146583C1 (ru) * | 1998-07-14 | 2000-03-20 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Способ сварки неплавящимся электродом погруженной дугой |
EP1540141A1 (en) * | 2002-08-14 | 2005-06-15 | Volvo Aero Corporation | Method for manufacturing a stator or rotor component |
RU2293001C1 (ru) * | 2005-05-11 | 2007-02-10 | ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" | Способ многодуговой сварки под флюсом |
US20090324987A1 (en) * | 2005-06-20 | 2009-12-31 | Copley Stephen M | Autogenously welded metallic cellular structures and methods for forming such structures |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU187501U1 (ru) * | 2018-08-30 | 2019-03-11 | Акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (АО "ЦТСС") | Автомат для двухсторонней лазерно-дуговой сварки тавровых балок |
RU2736126C1 (ru) * | 2020-02-10 | 2020-11-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Способ трехстадийной лазерной наплавки |
CN111545908A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-18 | 南京航空航天大学 | 一种增材制造零件t型结构双激光束双侧焊接装置与方法 |
RU2812921C1 (ru) * | 2023-04-14 | 2024-02-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ) | Способ лазерной сварки тавровых соединений изделий из алюминиевых сплавов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Acherjee | Hybrid laser arc welding: State-of-art review | |
CN101733564A (zh) | 超高强度钢的激光-电弧复合热源高速焊接方法 | |
RU2653396C1 (ru) | Способ изготовления тавровой балки лазерным лучом | |
Pardal et al. | Dissimilar metal laser spot joining of steel to aluminium in conduction mode | |
JP2009119485A (ja) | 溶接形鋼の製造方法 | |
DK2954969T3 (en) | MULTI-ELECTRODE ELECTROGAS ELECTROGAS WELDING PROCEDURE FOR THICK STEEL PLATES AND MULTI-ELECTRODE ELECTROGAS PERFERENCE ARC WELDING PROCEDURE FOR STEEL | |
CN101992354A (zh) | 微束等离子弧和激光复合焊接方法 | |
EP2695694A1 (en) | Method of welding of elements for the power industry, particulary of sealed wall panels of power boilers using MIG/MAG and laser welding | |
RU2679858C1 (ru) | Способ гибридной лазерно-дуговой сварки стальных толстостенных конструкций | |
RU2578303C1 (ru) | Способ лазерно-дуговой сварки вертикальных стыков толстолистовых стальных конструкций | |
CN111515542B (zh) | 高氮钢激光-电弧两热源弱耦合焊接方法 | |
RU2323265C1 (ru) | Способ лазерно-световой термической обработки металлических материалов с регулируемым нагревом | |
CN110682001B (zh) | 机械振动辅助减少气孔的高氮钢复合焊接装置及方法 | |
JP5088920B2 (ja) | 建築部材の製造方法 | |
RU2637035C1 (ru) | Способ гибридной лазерно-дуговой сварки продольного шва трубы | |
Meng et al. | Laser-arc hybrid welding of AZ31B magnesium alloy by newly-designed beam oscillating pattern | |
JP5473171B2 (ja) | 建築部材の製造方法 | |
JP2013000751A (ja) | 鋼材の突合わせ溶接方法 | |
CN111975203A (zh) | 一种高氮钢双光束激光+(n-mig)电弧复合焊接方法 | |
CN114905151B (zh) | 一种2219铝合金薄板电磁辅助激光热导焊方法 | |
Kah | Usability of laser–arc hybrid welding processes in industrial applications | |
RU2668625C1 (ru) | Способ лазерно-дуговой сварки плавящимся электродом в среде защитного газа стыкового соединения сформованной трубной заготовки | |
CN113941776B (zh) | 一种厚板超高功率双光束激光-高频脉冲深熔tig复合焊接的方法 | |
Kuzmikova et al. | Investigation into feasibility of hybrid laser-GMAW process for welding high strength quenched and tempered steel | |
RU2697754C1 (ru) | Способ бездефектной гибридной лазерно-дуговой сварки толстостенных стыковых соединений |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191220 |