WO2007075108A1 - Method for material local heat treatment and a device for carrying out said method (variants) - Google Patents

Method for material local heat treatment and a device for carrying out said method (variants) Download PDF

Info

Publication number
WO2007075108A1
WO2007075108A1 PCT/RU2005/000684 RU2005000684W WO2007075108A1 WO 2007075108 A1 WO2007075108 A1 WO 2007075108A1 RU 2005000684 W RU2005000684 W RU 2005000684W WO 2007075108 A1 WO2007075108 A1 WO 2007075108A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polychromatic
radiation
coherent
source
polychromatic radiation
Prior art date
Application number
PCT/RU2005/000684
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Georgiy Mikhailovich Alekseev
Yury Mikhailovich Bolshov
Jan Krykorka
Valeriy Pavlovich Sokolov
Original Assignee
Georgiy Mikhailovich Alekseev
Yury Mikhailovich Bolshov
Jan Krykorka
Valeriy Pavlovich Sokolov
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 Georgiy Mikhailovich Alekseev, Yury Mikhailovich Bolshov, Jan Krykorka, Valeriy Pavlovich Sokolov filed Critical Georgiy Mikhailovich Alekseev
Priority to PCT/RU2005/000684 priority Critical patent/WO2007075108A1/en
Publication of WO2007075108A1 publication Critical patent/WO2007075108A1/en

Links

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
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/005Soldering by means of radiant energy
    • B23K1/0056Soldering by means of radiant energy soldering by means of beams, e.g. lasers, E.B.
    • 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
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • 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
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • 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
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • 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
    • B23K28/02Combined welding or cutting procedures or apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06Surface hardening
    • C21D1/09Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • 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
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Definitions

  • the invention relates to the field of heat treatment of materials, namely, to a local hybrid heat treatment of materials by the method of influencing the material in the local processing zone by coherent and polychromatic radiation, mainly when welding metals.
  • the invention can be used for local heat treatment, as well as for welding, surfacing and the manufacture of thermally granulated fluxes.
  • lasers having certain advantages, such as a high energy density
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) energy through an optically transparent shell in a controlled gas environment or vacuum, spatial stability of polychromatic radiation, resistance to electromagnetic fields, control of radiation intensity, environmental cleanliness.
  • the disadvantages of polychromatic radiation sources are also indicated - at a relatively low cost of radiant energy, they have low energy densities at the processing point, in the range of about 10 W / cm, which significantly reduces productivity and limits the use of polychromatic radiation sources.
  • an arc discharge is used between the cathode and the anode, the radiation of which is focused by reflectors to a working point on the product, due to which the required temperature for welding and soldering is achieved (RU 2062684, A, B23K 28/02 ) [four].
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) accordingly, it allows reducing the energy density of coherent radiation, i.e. use lasers of lower power.
  • Hybrid heat treatment and welding of metals by simultaneous exposure to coherent and polychromatic radiation is known (“Promising Principles of Using Laser Laser Technology), Alekseev G.M. and others, the journal “Automatic welding", 2005, Ns “5, p. 5-11) [5].
  • the publication provides an analysis of the advantages and disadvantages of thermal exposure to coherent and polychromatic radiation, describes the main methods of metal processing and describes a device for implementing these methods.
  • An analogue of the present invention is a method and apparatus for welding, brazing and surfacing of metals by the method of simultaneous
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) effects on the material in the local processing zone by coherent and polychromatic radiation (RU 2185943, B23K28 / 02) [6].
  • a polychromatic emitter is placed in a cooled case and has a reflective surface consisting of the first and second ellipsoids of revolution, the large axes of which are aligned. Ellipsoids are connected by a reflecting spherical surface.
  • the device has an arc ignition unit with a movable third electrode between the cathode and anode.
  • the axis of the fiber mount from the coherent radiation source (laser) is placed with the possibility of adjustment at an angle from 5 ° to 85 ° to the major axis of the concentrator so that the intersection of the axis of the optical fiber and the major axis of the polychromatic emitter is aligned with the working focus of the device.
  • the device operates as follows. First, a vacuum is created in the polychromatic radiation emitter, then the emitter is filled with a plasma-forming gas and sealed. After this, a contact ignition of the arc between the electrodes of the emitter is made and the operating mode is set. The focal spot of this source is directed to the processed local area of the material, and the beam of the coherent radiation source is collimated, focused and also fed into the processing zone of the material.
  • the advantages of the device are the possibility of low-voltage ignition and the minimum deviation of the laser beam from the axis of polychromatic radiation.
  • the device has such disadvantages as contamination of the optics of a polychromatic radiation source in contact
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) arc ignition, the need to pump out water vapor and oil at high temperatures in the annealing furnace, as well as the effect of laser radiation on the protective glass of the emitter together with polychromatic radiation.
  • the patent also does not adequately disclose a method of heat treatment of metals by simultaneous exposure to coherent and polychromatic radiation.
  • the main objective of the present invention is to provide a method for the local combined heat treatment of materials by the method of exposure to coherent and polychromatic radiation, which provides the desired mechanical properties of materials by changing the heating rate and cooling of the local material processing zone in real time on a given thermal cycle.
  • the aim of the invention is also the creation of methods for changing the heating and cooling rate of the local zone of material processing in real time on a given thermal cycle.
  • the object of the invention is also the creation of a device for implementing this method.
  • the aim of the invention is also the creation of the most effective components and elements of the device (options).
  • the heating and cooling rates of the local material processing zone are changed by adjusting the intensity and / or radiation spectrum of the polychromatic radiation source.
  • focal point from the source of coherent radiation is moved over the area of the focal spot from the source of polychromatic radiation, setting it, in the middle, at the leading or trailing edge of the area of this spot, or between the focal spots from two sources of polychromatic radiation.
  • the focal spot from the source of polychromatic radiation is moved along the material processing zone, setting it, depending on the technological task, before or after the focal point from the source of coherent radiation,
  • hybrid welding can be performed both by the action of coherent radiation and polychromatic radiation from above the welding zone (single-sided welding), and by the action of coherent radiation from the bottom of the welding zone when polychromatic radiation is exposed from above the welding zone (double-sided welding).
  • a polychromatic radiation source consisting of a reflective optical system located in a sealed enclosure and electrodes installed inside it, the upper point of the cathode working surface being located in emitting focus of the optical system, the top of the case is closed by a removable cover with a porthole transparent for coherent and polychromatic rays fluxes, and the bottom of the casing is closed by a curved screen and a protective glass transparent for radiant fluxes, a device for igniting the arc between the anode and cathode of a polychromatic radiation source, power supplies for coherent and polychromatic radiation sources, a cooling system for a polychromatic radiation source, purging and filling it with a plasma-forming gas, the control unit of the device, and above the porthole a pipe is installed with the collimate located inside it sequentially along the coherent radiation orom, prism and mirror, reflecting optical system of
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) polychromatic radiation is made in the form of a two-section truncated ellipsoid, and the line of separation of the sections coincides with the plane perpendicular to the axis of the optical system passing through its focal points.
  • a collimator, a focusing optical element and a prism are installed along the beam of the coherent radiation source when it is fed to the operating point, the prism being mounted on the protective glass from the side of the working area with the possibility of moving in the plane of passage of the coherent beam.
  • the device is designed so that the focusing optical element is installed between the curved screen and the protective glass.
  • a mirror with a variable curvature of the reflecting surface is installed in the nozzle of the polychromatic radiation source, while changing its curvature is carried out using piezoceramic elements connected to the control unit of the radiation sources.
  • SUBSTITUTE SHEET choosing a protective glass material, for example from quartz, sapphire and
  • a threaded sleeve is installed under the housing cover with the possibility of movement inside the housing, a latch with teeth along the outer diameter is located above the cover, the counter teeth are made in the upper inner part of the housing, and the protective glass is installed using a removable conical nozzle.
  • a ring magnet is mounted on the cone nozzle.
  • the device comprises a control unit for preliminary ionization of the plasma-forming gas.
  • Fig.l The temperature distribution in the processing zone depending on the relative position of the focal point from the coherent radiation source in the focal spot area from the polychromatic radiation source.
  • FIG. 1 The temperature distribution in the processing zone, depending on the relative position of the focal spot from the polychromatic radiation source and the focal point from the coherent radiation source.
  • FIG. 4. View A of the device depicted in FIG.
  • FIG. 5 Section BB of the device depicted in Fig.Z.
  • FIG. 6 Device for local heat treatment with polychromatic and coherent radiation sources (Option 2).
  • the essence of the patented invention of hybrid heat treatment of materials by the method of influencing the material in the polychromatic and coherent radiation treatment zone is that this effect is carried out in such a way that the integration of the rays of both radiation sources provides the desired properties of the processed materials due to the formation of a thermal field in the material processing zone real-time programmable thermal cycle,
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - the heating and cooling rates of the local material processing zone are changed by adjusting the intensity and / or selection of the radiation spectrum of the polychromatic radiation source;
  • the heating and cooling rates of the local material processing zone are changed by choosing the relative position of the focal point from the source of coherent radiation and the focal spot from the source of polychromatic radiation.
  • the focal point from the source of coherent radiation is moved along the area of the focal spot from the source of polychromatic radiation, setting it, depending on the technological task, in the middle, at the leading or trailing edge of the area of this spot, or between focal spots from two sources of polychromatic radiation.
  • the focal spot from the source of polychromatic radiation is moved along the processing zone of the material, setting it, depending on the technological task, before or after the focal point from the source of coherent radiation.
  • the above methods for regulating the heating and cooling rate of the local material processing zone provide real-time programmable preliminary and / or subsequent heating of the processing zone, achieving the specified
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) temperature at the processing point and a predetermined subsequent cooling rate of the processing zone, depending on the technological task of obtaining the specified mechanical properties of the materials.
  • Mutual positioning of the focal point from the source of coherent radiation and the focal spot from the source of polychromatic radiation is performed both by adjusting the elements of the optical path of the source of coherent radiation, for example, by turning the focusing lens, and by moving the source of polychromatic radiation.
  • the radiation intensity of the polychromatic radiation source is controlled mainly by changing the current between the anode and cathode of this source. It is also possible to change this intensity by choosing the type and magnitude of the pressure of the plasma-forming gas, or by changing the focal length.
  • the choice of the spectrum of the polychromatic radiation source in order to increase the efficiency of the effect of coherent radiation on the material is carried out by choosing the type of plasma-forming gas (gas mixture), or using optical filters.
  • hybrid welding can be performed both by exposure to coherent radiation and polychromatic radiation from above the welding zone (single-sided welding), and by exposure to coherent radiation from below the welding zone when polychromatic radiation is exposed from above this zone (double-sided welding).
  • SUBSTITUTE SHEET When combined with coherent radiation and focused polychromatic radiation, a heat field is formed in the material processing zone, the spatial distribution of which is determined by the superposition of radiation fluxes (Figs. 1 and 2), where the effect of polychromatic radiation is indicated by the letter A, and the effect of coherent radiation by the letter B.
  • a coherent beam is installed at the leading edge of the focal spot from a polychromatic radiation source (Figs. Ia and 2a)
  • a metal quenching or welding process takes place in the processing zone, followed by tempering, and the polychromatic component provides a predetermined cooling rate.
  • the polychromatic component maximizes the activation of the surface (preheating) and an increase in the absorption coefficient of the treated surface of the coherent component.
  • the process of welding, surfacing or heat treatment of the metal with subsequent tempering takes place, and the polychromatic component simultaneously provides surface activation and a decrease in the cooling rate in the processing zone.
  • the focal point from the coherent radiation source is set at the leading edge of the thermal field from the polychromatic radiation source (Figs. Ia and 26 )
  • the polychromatic component provides a given cooling rate of the treatment zone and helps to achieve a predetermined temperature at the heating point.
  • the focal point from the coherent radiation source is set at the trailing edge of the thermal field from the polychromatic radiation source ( Figv and 26).
  • the polychromatic component maximally promotes the activation of the treated surface, closure of local gaps in the joint and an increase in the absorption capacity of the coherent component.
  • the heating and cooling rates of the operating point will change, and accordingly the structure of the material in the processing zone will change.
  • the focal point from the source of coherent radiation should be in the center of the heat spot from the source of polychromatic radiation (Fig.16) or between the heat spots from two sources of polychromatic radiation (Fig.2b).
  • the preheating temperature should not exceed the temperature of the onset of phase transitions Ac 1 .
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - the difference in the coefficients of thermal expansion of the base and deposited metals in certain temperature ranges during cooling;
  • the focal point from the source of coherent radiation should be in the center of the heat spot from the source of polychromatic radiation (Fig.16) or between the heat spots from two sources of polychromatic radiation (Fig.2b).
  • the device for processing materials according to the first embodiment of the present invention (Fig.Z.) consists of a polychromatic emitter containing a reflector 1 enclosed in a housing 2, with anode 3 and a cathode 4 located inside the reflector.
  • the housing 2 is closed by a cover 5.
  • the device contains a coherent radiation source 6 with an optical path 7.
  • a nozzle 8 is mounted on the cover 5, with a collimator 9, a prism 10 and a mirror 11 placed in it, and the prism and mirror are mounted with the possibility of
  • the device also includes a power supply 17 of a coherent radiation source 6, a power supply 18 of a polychromatic radiation source, a water cooling unit 19, a high-voltage power supply 20 of the arc ignition and a system for purging, supplying and discharging a plasma-forming gas of a polychromatic emitter 21, a control unit for the device 22.
  • Device for processing materials according to the first embodiment works as follows.
  • the inner cavity of the housing 2 of the polychromatic emitter is filled with plasma-forming gas according to the following cycle: the cooling is turned on - the emitter is purged with ionized gas - the arc is ignited - the emitter is warmed up - the working pressure of the plasma-forming gas in the emitter is set. Then the polychromatic radiation source is brought to the operating mode, the radiant flux of which from the reflector 1 is directed to the treatment zone.
  • the generation of the coherent radiation source 6 is excited and brought to the operating mode.
  • the coherent beam along the optical path 7 through the collimator 9, the optical elements 10 and 11 are also sent to the processing zone.
  • the optical element 10 mainly a prism
  • the protective glass 16 with the possibility of movement.
  • the device is identical to the device according to option 1.
  • the optical element 10 can also be made in the form of a deformable mirror with a variable shape of the reflecting surface, which provides a change in the focal length and the angle of supply of the coherent beam into the processing zone and, thus, the relative position of the coherent and polychromatic energy rays in the processing zone.
  • the coherent beam through the optical path 7 through the focusing optical system 9 enters the optical element 10, with which the alignment of the supply of the coherent beam to the processing zone is carried out.
  • the operation of the devices in both cases is carried out in a similar way.
  • the device according to the third embodiment contains a coherent radiation source 6, an optical path 7, connecting
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) a coherent radiation source with a collimating system 9, a polychromatic radiation source 23, a focusing lens 24 mounted to move between the convex sealing glass 15 and the protective glass 16, an annular nozzle 25 with an annular magnet 26.
  • the device also includes radiation source power supplies not shown and ignition of an arc of a polychromatic emitter, a cooling system, a plasma-forming gas supply and a device control unit that are identical to those used in devices according to there are 1 and 2.
  • the optical element 24, mounted with the possibility of movement, provides the necessary mutual arrangement of beams of coherent and polychromatic radiant energy in the processing zone.
  • the operation of the device of the present embodiment is carried out similarly to the operation of the device of embodiment 1.
  • the ring magnet 26 protects the protective glass from contamination and is installed so that the magnetic lines of force are directed parallel to the plane of the treatment zone. With such an arrangement, scattering metal splashes during surfacing and welding are attracted to the nozzle by the magnetic field of the ring magnet ..
  • the presence of a retainer and a threaded sleeve in all variants of the device provides preliminary compression of the protective glass seals under the convex sealing screen and prevents gas leakage during startup into the working volume of the polychromatic emitter. Seals located at the housing cover with the screws screwed into the cover are pre-pressed to the latch.
  • a threaded sleeve and a retainer provides initial sealing of the internal cavity of the emitter for subsequent filling with plasma-forming gas.
  • its pressure additionally bursts (squeezes) the seals from the inside and ensures the final sealing of the emitter.
  • SUBSTITUTE SHEET coherent radiant energy within the same heating zone allows to ensure the tempering of the welded joint (including the seam and the heat affected zone) and to eliminate or reduce the formation of structures prone to cracking. Therefore, the focal point from the source of coherent radiation is installed on the leading edge of the focal spot from the source of polychromatic radiation (Fig. Ia, Fig. 2a and Fig. 2b), and the necessary intensity of polychromatic radiation is created (programmed), decreasing to the periphery of this spot. In this case, a welding process takes place in the processing zone with concomitant or subsequent tempering, and the polychromatic component provides a given cooling rate.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) closes or reduces local gaps and increases the absorption capacity of the coherent component.
  • the focal point from the source of coherent radiation should be at the trailing edge of the focal spot from the source of polychromatic radiation (Fig. Lc OR 2B), which will allow avoiding burns and maximizing the absorption coefficient of the coherent component by the welding zone.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - a given speed of heating and cooling the processing zone in real time.
  • the ability to program the thermal treatment cycle allows for the optimal deposition of metal powders with special properties, taking into account the above requirements.
  • the present invention can be applied for surfacing wear-resistant powders on the working surfaces of molds and parts of drilling rigs, on the cutting edges of tools, heat-resistant powders on blades and other details of the hot tract of gas turbine aircraft engines, and also for surfacing corrosion-resistant coatings.
  • a coherent beam is installed at the trailing edge of the heat spot from the focal field of the polychromatic radiation source (Figs. 1c and 2c). This arrangement provides maximum activation of the treated surface and an increase in the absorption capacity of the coherent component.
  • the mixture in the form of mineral flour is moved in the processing zone at such a speed that spherical granules form on the surface of the mixture.
  • the temperature in the working area and the speed of movement of the charge are set at the level necessary to obtain granules of a given size.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • the specified method of manufacturing fluxes provides an increase in the quality of fused-ceramic fluxes, since it allows the use of a mixture without binders based on water. Therefore, the use of these fluxes in welding provides a decrease in hydrogen in the welded joint.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the multivariance of the device to implement the patented method, which contributes to the expansion of technological tasks.
  • the present invention can be applied in almost all industries: in the automotive and aerospace, nuclear and oil and gas, chemical and several other industries.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

The invention relates to hybrid heat treatment of materials by the action of a poly chromatic and coherent radiation and to devices for carrying out said method (variants). The inventive method consists in modifying a heating rate and in cooling a local treatment area in real time according to a specified thermal cycle. For this purpose, the devices are embodied in such away that it makes it possible to control the radiation intensity and/or the spectrum of a polychromatic radiation source and to adjust the relative position of focus points of the coherent and polychromatic radiation. The inventive device comprises a collimator (9), a prism (10) and a mirror. In one variant, the prism is mounted on a protective glass (16) on the side of a working area in such a way that it is displaceable. In another variant, as focusing lens is movably arranged between a sealing glass (15) and the protective glass (16).

Description

Способ локальной термической обработки материалов и устройство для его осуществления (варианты) The method of local heat treatment of materials and a device for its implementation (options)
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области термической обработки материалов, а именно, к локальной гибридной термической обработке материалов методом воздействия на материал в локальной зоне обработки когерентным и полихроматическим излучением, преимущественно при сварке металлов.The invention relates to the field of heat treatment of materials, namely, to a local hybrid heat treatment of materials by the method of influencing the material in the local processing zone by coherent and polychromatic radiation, mainly when welding metals.
Изобретение может быть использовано для локальной термообработки, а также для сварки, наплавки и изготовления термически гранулированных флюсов.The invention can be used for local heat treatment, as well as for welding, surfacing and the manufacture of thermally granulated fluxes.
Уровень техникиState of the art
Наибольшую известность получила термообработка металлов источниками когерентного излучения. В книге «Лaзepнaя сварка металлов)), Григорьянц А.Г. и др., M, Высшая школа, 1987, cтp.89-124 [1] рассмотрены методы термической обработки, сварки, резки, прошивки отверствий и наплавки и металлов источниками когерентного излучения.The most famous was the heat treatment of metals by sources of coherent radiation. In the book “Laser welding of metals)), Grigoryants A.G. et al., M, Higher School, 1987, pp. 89-124 [1] discusses methods of heat treatment, welding, cutting, flashing holes and surfacing and metals sources of coherent radiation.
Отмечается, что лазеры, обладая определенными преимуществами, такими как, высокое значение плотности энергии,It is noted that lasers, having certain advantages, such as a high energy density,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) возможность передачи излучения по световоду и манипуляции сварочной головкой при ее размещении на роботе, имеют недостатки, которые заключаются в следующем:SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the possibility of transmitting radiation through the fiber and manipulating the welding head when it is placed on the robot have disadvantages, which are as follows:
- низкий коэффициент поглощения лазерного излучения обрабатываемой поверхностью, увеличивающий пороговое значение критической плотности мощности;- low absorption coefficient of laser radiation by the treated surface, increasing the threshold value of the critical power density;
- жесткие термические циклы, которые могут приводить к снижению качества обрабатываемых изделий;- hard thermal cycles, which can lead to a decrease in the quality of the processed products;
- эффекты брызгообразования и порообразования при высоких скоростях сварки;- effects of spray formation and pore formation at high welding speeds;
- низкое значение КПД лазеров и их высокая стоимость.- low value of the efficiency of lasers and their high cost.
По данным Центра лазерных технологий США, г. Плимут (Сепtеr fоr Lаsеr Тесhпоlоgу, http://www.fraunhofer.com) [2] СТОИМОСТЬ ОДНОГО Ватта энергии твёрдотельных лазеров составляет 120-200 долларов США.According to the US Laser Technology Center, Plymouth (Sept. for Lasher Tespologu, http://www.fraunhofer.com) [2] COST of one Watt of energy of solid-state lasers is 120-200 US dollars.
Указанные недостатки ограничивают применение источников когерентного излучения для термообработки материалов.These disadvantages limit the use of coherent radiation sources for heat treatment of materials.
Известно также применение источников полихроматического излучения для сварки встык и пайки тонколистовых металлов и сплавов.The use of polychromatic radiation sources for butt welding and brazing of sheet metals and alloys is also known.
В статье "Светолучевое сварочное оборудование", Алексеев Г.М. и др. ("Wеldiпg Iпtегааtiопаl", 2000, vоl. 14, JNe 3, c.246-248.) [3] изложены методы и основы технологии обработки источниками полихроматического излучения, приведено описание светолучевого сварочного оборудования. Отмечено, что обработка источниками полихроматического излучения обеспечивает бесконтактный подводIn the article "Light-beam welding equipment", Alekseev G.M. et al. ("Veldipg Optiagiopal", 2000, vol. 14, JNe 3, pp. 246-248.) [3] describes the methods and fundamentals of processing technology by polychromatic radiation sources, describes light-beam welding equipment. It is noted that processing by polychromatic radiation sources provides non-contact supply
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) энергии через оптически прозрачную оболочку в контролируемой газовой среде или вакууме, пространственную стабильность полихроматического излучения, устойчивость от влияния электромагнитных полей, управление интенсивностью излучения, экологическую чистоту. Указаны также и недостатки источников полихроматического излучения - при сравнительно невысокой стоимости лучистой энергии, они имеют низкие значения плотности энергии в точке обработки, находящиеся в диапазоне около 10 Вт/см , что существенно снижает производительность и ограничивает применение источников полихроматического излучения.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) energy through an optically transparent shell in a controlled gas environment or vacuum, spatial stability of polychromatic radiation, resistance to electromagnetic fields, control of radiation intensity, environmental cleanliness. The disadvantages of polychromatic radiation sources are also indicated - at a relatively low cost of radiant energy, they have low energy densities at the processing point, in the range of about 10 W / cm, which significantly reduces productivity and limits the use of polychromatic radiation sources.
В качестве источника полихроматического излучения, как правило, используется дуговой разряд между катодом и анодом, излучение которого с помощью рефлекторов фокусируется в рабочую точку на изделии, за счёт чего и достигается необходимая температура для сварки и пайки (RU 2062684, А, B23K 28/02) [4].As a source of polychromatic radiation, as a rule, an arc discharge is used between the cathode and the anode, the radiation of which is focused by reflectors to a working point on the product, due to which the required temperature for welding and soldering is achieved (RU 2062684, A, B23K 28/02 ) [four].
Существенный прогресс в разработке энергоэкономных технологий был достигнут при переходе на новую концепцию термического нагрева материалов. Суть концепции заключается в интегральном подходе, то есть в применении для нагрева материалов комбинации двух источников тепла, и подогреве (активировании) зоны обработки материала. А именно, наряду с лазером, было предложено использовать энергию полихроматического газоразрядного светового источника. Воздействие полихроматического луча изменяет оптические свойства поверхности материала в зоне обработки, что приводит к увеличению коэффициента поглощения лазерного излучения этой поверхностью и,Significant progress in the development of energy-saving technologies was achieved with the transition to a new concept of thermal heating of materials. The essence of the concept lies in the integrated approach, that is, in the application of a combination of two heat sources for heating materials, and heating (activating) the material processing zone. Namely, along with the laser, it was proposed to use the energy of a polychromatic gas-discharge light source. The action of a polychromatic beam changes the optical properties of the surface of the material in the processing zone, which leads to an increase in the absorption coefficient of laser radiation by this surface and,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) соответственно, позволяет снизить плотность энергии когерентного излучения, т.е. применять лазеры меньшей мощности.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) accordingly, it allows reducing the energy density of coherent radiation, i.e. use lasers of lower power.
Известна гибридная термическая обработке и сварка металлов одновременным воздействием когерентным и полихроматическим излучением («Пepcпeктивы применения светолазерных технологию), Алексеев Г.М. и др., журнал «Aвтoмaтичecкaя cвapкa», 2005, Ns «5, стр. 5 -11) [5]. В публикации приведен анализ преимуществ и недостатков термического воздействия когерентным и полихроматическим излучением, изложены основные методы обработки металлов и описывается устройство для осуществления этих методов.Hybrid heat treatment and welding of metals by simultaneous exposure to coherent and polychromatic radiation is known (“Promising Principles of Using Laser Laser Technology), Alekseev G.M. and others, the journal "Automatic welding", 2005, Ns "5, p. 5-11) [5]. The publication provides an analysis of the advantages and disadvantages of thermal exposure to coherent and polychromatic radiation, describes the main methods of metal processing and describes a device for implementing these methods.
Анализ показывает «accимeтpичнocть» преимуществ и недостатков обоих способов, что и предопределило целесообразность их совмещения для использования достоинств и нейтрализации недостатков этих способов. В первую очередь, реализовать такие преимущества как, высокая плотность энергии лазера и возможность ее передача по световоду, бесконтактный подвод энергии через оптически прозрачную оболочку в контролируемой газовой среде или вакууме и пространственную стабильность полихроматического излучения. Одновременно, уменьшить негативное влияние таких недостатков, как малый КПД и дороговизна когерентной лучистой энергии, и низкое значение плотности энергии полихроматических источников.The analysis shows the “accidence” of the advantages and disadvantages of both methods, which predetermined the feasibility of combining them to use the advantages and neutralize the disadvantages of these methods. First of all, to realize such advantages as a high density of laser energy and the possibility of its transmission through the fiber, non-contact supply of energy through an optically transparent shell in a controlled gas environment or vacuum, and the spatial stability of polychromatic radiation. At the same time, to reduce the negative impact of such shortcomings as low efficiency and high cost of coherent radiant energy, and low energy density of polychromatic sources.
Аналогом настоящего изобретения является способ и устройство для сварки, пайки и наплавки металлов методом одновременногоAn analogue of the present invention is a method and apparatus for welding, brazing and surfacing of metals by the method of simultaneous
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) воздействия на материал в локальной зоне обработки когерентным и полихроматическим излучением (RU 2185943, B23K28/02) [6].SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) effects on the material in the local processing zone by coherent and polychromatic radiation (RU 2185943, B23K28 / 02) [6].
В указанном патенте излучатель полихроматического излучения размещен в охлаждаемом корпусе и имеет отражательную поверхность, состоящую из первого и второго эллипсоидов вращения, большие оси которых совмещены. Эллипсоиды соединены отражающей сферической поверхностью. В устройстве имеется узел поджига дуги подвижным третьим электродом между катодом и анодом. Ось узла крепления световода от источника когерентного излучения (лазера) размещена с возможностью регулировки под углом от 5° до 85° к большой оси концентратора так, что точка пересечения оси световода и большой оси излучателя полихроматического излучения совмещена с рабочим фокусом устройства.In this patent, a polychromatic emitter is placed in a cooled case and has a reflective surface consisting of the first and second ellipsoids of revolution, the large axes of which are aligned. Ellipsoids are connected by a reflecting spherical surface. The device has an arc ignition unit with a movable third electrode between the cathode and anode. The axis of the fiber mount from the coherent radiation source (laser) is placed with the possibility of adjustment at an angle from 5 ° to 85 ° to the major axis of the concentrator so that the intersection of the axis of the optical fiber and the major axis of the polychromatic emitter is aligned with the working focus of the device.
Устройство работает следующим образом. Сначала в излучателе полихроматического излучения создают вакуум, затем излучатель заполняют плазмообразующим газом и герметизируют. После этого производят контактный поджиг дуги между электродами излучателя и устанавливают рабочий режим. Фокусное пятно этого источника направляют в обрабатываемую локальную зону материала, а луч источника когерентного излучения коллимируют, фокусируют и также подают в зону обработки материала.The device operates as follows. First, a vacuum is created in the polychromatic radiation emitter, then the emitter is filled with a plasma-forming gas and sealed. After this, a contact ignition of the arc between the electrodes of the emitter is made and the operating mode is set. The focal spot of this source is directed to the processed local area of the material, and the beam of the coherent radiation source is collimated, focused and also fed into the processing zone of the material.
Достоинствами устройства являются возможность низковольтного поджига и минимальное отклонение лазерного луча от оси полихроматического излучения.The advantages of the device are the possibility of low-voltage ignition and the minimum deviation of the laser beam from the axis of polychromatic radiation.
Однако устройство имеет такие недостатки, как загрязнение оптики источника полихроматического излучения при контактномHowever, the device has such disadvantages as contamination of the optics of a polychromatic radiation source in contact
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) поджиге дуги, необходимость откачки паров воды и масел при высоких температурах в печи отжига, а также воздействие лазерного излучения на защитное стекло излучателя совместно с полихроматическим излучением.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) arc ignition, the need to pump out water vapor and oil at high temperatures in the annealing furnace, as well as the effect of laser radiation on the protective glass of the emitter together with polychromatic radiation.
В патенте также не раскрыт в должной мере способ термообработки металлов одновременным воздействия когерентным и полихроматическим излучением.The patent also does not adequately disclose a method of heat treatment of metals by simultaneous exposure to coherent and polychromatic radiation.
Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Основной целью настоящего изобретения является создание способа локальной комбинированной термической обработки материалов методом воздействия когерентным и полихроматическим излучением, обеспечивающего получение заданных механических свойств материалов за счет изменения скорости нагрева и охлаждения локальной зоны обработки материалов в реальном масштабе времени по заданному термическому циклу.The main objective of the present invention is to provide a method for the local combined heat treatment of materials by the method of exposure to coherent and polychromatic radiation, which provides the desired mechanical properties of materials by changing the heating rate and cooling of the local material processing zone in real time on a given thermal cycle.
Целью изобретения также является создание методов изменения скорости нагрева и охлаждения локальной зоны обработки материалов в реальном масштабе времени по заданному термическому циклу.The aim of the invention is also the creation of methods for changing the heating and cooling rate of the local zone of material processing in real time on a given thermal cycle.
Объектом изобретения также является создание устройства для реализации указанного способа.The object of the invention is also the creation of a device for implementing this method.
Среди других целей изобретения - создание наиболее предпочтительных вариантов устройства для реализации указанного способа.Among other objectives of the invention is the creation of the most preferred variants of the device for implementing this method.
Целью изобретения также является создание наиболее эффективных узлов и элементов устройства (вариантов).The aim of the invention is also the creation of the most effective components and elements of the device (options).
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Все эти, а также и другие цели достигаются за счет следующих приемов и технических решений.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) All these, as well as other goals, are achieved through the following techniques and technical solutions.
Целесообразно, что скорости нагрева и охлаждения локальной зоны обработки материалов изменяют путем регулирования интенсивности и/или спектра излучения источника полихроматического излучения.It is advisable that the heating and cooling rates of the local material processing zone are changed by adjusting the intensity and / or radiation spectrum of the polychromatic radiation source.
Эффективно, что скорости нагрева и охлаждения локальной зоны обработки материалов изменяют путем выбора взаимного расположения фокусной точки от источника когерентного излучения и фокусного пятна от источника полихроматического излучения.It is effective that the heating and cooling rates of the local material processing zone are changed by choosing the relative position of the focal point from the source of coherent radiation and the focal spot from the source of polychromatic radiation.
Рационально, что фокусную точку от источника когерентного излучения перемещают по площади фокусного пятна от источника полихроматического излучения, устанавливая ее, в зависимости от технологической задачи, в середине, на переднем или заднем фронте площади этого пятна, либо между фокусными пятнами от двух источников полихроматического излучения.It is rational that the focal point from the source of coherent radiation is moved over the area of the focal spot from the source of polychromatic radiation, setting it, in the middle, at the leading or trailing edge of the area of this spot, or between the focal spots from two sources of polychromatic radiation.
Полезно, что фокусное пятно от источника полихроматического излучения перемещают по зоне обработки материалов, устанавливая его, в зависимости от технологической задачи, перед или после фокусной точкой от источника когерентного излучения,It is useful that the focal spot from the source of polychromatic radiation is moved along the material processing zone, setting it, depending on the technological task, before or after the focal point from the source of coherent radiation,
Выгодно, что гибридную сварку можно выполнять как воздействием когерентного излучения и полихроматического излучения сверху зоны сварки (односторонняя сварка), так и воздействием когерентного излучения снизу зоны сварки при воздействии полихроматического излучения сверху этой зоны сварки (двухсторонняя сварка).Advantageously, hybrid welding can be performed both by the action of coherent radiation and polychromatic radiation from above the welding zone (single-sided welding), and by the action of coherent radiation from the bottom of the welding zone when polychromatic radiation is exposed from above the welding zone (double-sided welding).
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Указанные выше приемы регулирования скорости нагрева и охлаждения локальной зоны обработки материалов обеспечивают программируемый в реальном масштабе времени предварительный или/и последующий нагрев зоны обработки, достижение заданной температуры в точке обработки и заданную скорость охлаждения зоны обработки в зависимости от технологической задачи получения заданных механических свойств материалов.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The above methods of regulating the heating and cooling rate of the local material processing zone provide real-time programmable preliminary and / or subsequent heating of the processing zone, reaching a predetermined temperature at the processing point and a predetermined cooling rate of the processing zone, depending on the technological task of obtaining the specified mechanical properties of materials.
Реализация указанных выше технологических методов достигается тем, что в устройстве, содержащее источник когерентного излучения с системой передачи и фокусирования излучения, источник полихроматического излучения, состоящий из размещенной в герметичном корпусе отражающей оптической системы и установленных внутри неё электродов, причем верхняя точка рабочей поверхности катода расположена в излучающем фокусе оптической системы, верх корпуса закрыт съемной крышкой с иллюминатором, прозрачным для когерентных и полихроматических лучистых потоков, а низ корпуса закрыт криволинейным экраном и защитным стеклом, прозрачными для лучистых потоков, приспособление поджига дуги между анодом и катодом источника полихроматического излучения, блоки питания источников когерентного и полихроматического излучения, системы охлаждения источника полихроматического излучения, продувки и заполнения его плазмообразующим газом, блок управления устройством, а над иллюминатором установлен патрубок с расположенными внутри него последовательно по ходу когерентного излучения коллиматором, призмой и зеркалом, отражающая оптическая система источникаThe implementation of the above technological methods is achieved by the fact that in a device containing a coherent radiation source with a radiation transmission and focusing system, a polychromatic radiation source, consisting of a reflective optical system located in a sealed enclosure and electrodes installed inside it, the upper point of the cathode working surface being located in emitting focus of the optical system, the top of the case is closed by a removable cover with a porthole transparent for coherent and polychromatic rays fluxes, and the bottom of the casing is closed by a curved screen and a protective glass transparent for radiant fluxes, a device for igniting the arc between the anode and cathode of a polychromatic radiation source, power supplies for coherent and polychromatic radiation sources, a cooling system for a polychromatic radiation source, purging and filling it with a plasma-forming gas, the control unit of the device, and above the porthole a pipe is installed with the collimate located inside it sequentially along the coherent radiation orom, prism and mirror, reflecting optical system of a source
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) полихроматического излучения выполнена в форме двухсекционного усеченного эллипсоида, причем линия разъема секций совпадает с плоскостью, перпендикулярной оси оптической системы, проходящей через ее фокусные точки.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) polychromatic radiation is made in the form of a two-section truncated ellipsoid, and the line of separation of the sections coincides with the plane perpendicular to the axis of the optical system passing through its focal points.
В другом варианте устройства по ходу луча источника когерентного излучения при его подаче в рабочую точку установлены коллиматор, фокусирующий оптический элемент и призма, причем призма установлена на защитном стекле со стороны рабочей зоны с возможностью перемещения в плоскости прохождения когерентного луча.In another embodiment of the device, a collimator, a focusing optical element and a prism are installed along the beam of the coherent radiation source when it is fed to the operating point, the prism being mounted on the protective glass from the side of the working area with the possibility of moving in the plane of passage of the coherent beam.
В ещё одном варианте устройство выполнено таким образом, что фокусирующий оптический элемент установлен между криволинейным экраном и защитным стеклом.In yet another embodiment, the device is designed so that the focusing optical element is installed between the curved screen and the protective glass.
Целесообразно, что в патрубке источника полихроматического излучения установлено зеркало с изменяемой кривизной отражающей поверхности, при этом изменение ее кривизны производится с помощью пьезокерамических элементов, подключенных к блоку управления источниками излучения.It is advisable that a mirror with a variable curvature of the reflecting surface is installed in the nozzle of the polychromatic radiation source, while changing its curvature is carried out using piezoceramic elements connected to the control unit of the radiation sources.
Рационально, что изменение спектра источника полихроматического излучения осуществляется следующим образом:It is rational that a change in the spectrum of a polychromatic radiation source is carried out as follows:
-в широком диапазоне - путем замены вида плазмообразующего газа или смеси газов, для чего на корпусе излучателя полихроматического излучения дополнительно установлено устройство для выпуска плазмообразующего газа;- in a wide range - by replacing the type of plasma-forming gas or gas mixture, for which purpose a device for discharging the plasma-forming gas is additionally installed on the body of the polychromatic radiation emitter;
- в узком диапазоне - за счет установки оптического фильтра в узле сведения когерентных и полихроматических лучей или за счёт- in a narrow range - due to the installation of an optical filter in the data node of the coherent and polychromatic rays or due to
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) выбора материала защитного стекла, например из кварца, сапфира иSUBSTITUTE SHEET (RULE 26) choosing a protective glass material, for example from quartz, sapphire and
ДР-DR-
Выгодно, что под крышкой корпуса установлена резьбовая втулка с возможностью перемещения внутри корпуса, над крышкой расположен фиксатор с зубцами по внешнему диаметру, ответные зубцы выполнены в верхней внутренней части корпуса, а защитное стекло установлено с помощью съемной конической насадки.It is advantageous that a threaded sleeve is installed under the housing cover with the possibility of movement inside the housing, a latch with teeth along the outer diameter is located above the cover, the counter teeth are made in the upper inner part of the housing, and the protective glass is installed using a removable conical nozzle.
Полезно, что на конусной насадке установлен кольцевой магнит.It is useful that a ring magnet is mounted on the cone nozzle.
Эффективно, что устройство содержат блок управления предварительной ионизации плазмообразующего газа.It is effective that the device comprises a control unit for preliminary ionization of the plasma-forming gas.
Целесообразно, что вблизи межэлектродного пространства отражающей оптической системы источника полихроматического излучения для дополнительной ионизации межэлектродного промежутка установлен дополнительный электрод, подсоединенный к высоковольтному источнику питания.It is advisable that near the interelectrode space of the reflecting optical system of the polychromatic radiation source for additional ionization of the interelectrode gap an additional electrode is connected to the high-voltage power source.
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
В дальнейшем описание изобретения поясняется следующими чертежами, на которых приведены:In the following, the description of the invention is illustrated by the following drawings, which show:
Фиг.l. Распределение температуры в зоне обработки в зависимости от взаимного расположения фокусной точки от когерентного источника излучения в площади фокусного пятна от источника полихроматического излучения.Fig.l. The temperature distribution in the processing zone depending on the relative position of the focal point from the coherent radiation source in the focal spot area from the polychromatic radiation source.
Фиг.2. Распределение температуры в зоне обработки в зависимости от взаимного расположения фокусного пятна от источника полихроматического излучения и фокусной точки от когерентного источника излучения.Figure 2. The temperature distribution in the processing zone, depending on the relative position of the focal spot from the polychromatic radiation source and the focal point from the coherent radiation source.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Фиг.З. Устройство для локальной термической обработки полихроматическим и когерентным источниками излучения (ВариантSUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Fig.Z. Device for local heat treatment with polychromatic and coherent radiation sources (Option
I)-I) -
Фиг. 4. Вид А устройства, изображенного на фиг.З.FIG. 4. View A of the device depicted in FIG.
Фиг. 5. Сечение Б-Б устройства, изображенного на фиг.З.FIG. 5. Section BB of the device depicted in Fig.Z.
Фиг. 6. Устройство для локальной термической обработки полихроматическим и когерентным источниками излучения (Вариант 2).FIG. 6. Device for local heat treatment with polychromatic and coherent radiation sources (Option 2).
Фиг.7. Вид А устройства, изображенного на фиг.6.7. View A of the device shown in Fig.6.
Фиг.8. Сечение Б-Б устройства, изображенного на фиг.6.Fig. 8. Section BB of the device depicted in Fig.6.
Фиг.9. Устройство для локальной термической обработки полихроматическим и когерентным источниками излучения (ВариантFig.9. Device for local heat treatment with polychromatic and coherent radiation sources (Option
3).3).
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
Суть патентуемого изобретения гибридной термической обработки материалов методом воздействия на материал в зоне обработки полихроматическим и когерентным излучением заключается в том, что указанное воздействие осуществляют таким образом, чтобы интеграция лучей обоих источников излучения обеспечивала получение заданных свойств обрабатываемых материалов за счет формирование в зоне обработки материала теплового поля по программируемому термическому циклу в реальном масштабе времени,The essence of the patented invention of hybrid heat treatment of materials by the method of influencing the material in the polychromatic and coherent radiation treatment zone is that this effect is carried out in such a way that the integration of the rays of both radiation sources provides the desired properties of the processed materials due to the formation of a thermal field in the material processing zone real-time programmable thermal cycle,
Реализация указанных целей достигается за счет следующих приемов:The implementation of these goals is achieved through the following techniques:
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) - скорости нагрева и охлаждения локальной зоны обработки материалов изменяют за счет регулирования интенсивности и/или выбора спектра излучения источника полихроматического излучения;SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - the heating and cooling rates of the local material processing zone are changed by adjusting the intensity and / or selection of the radiation spectrum of the polychromatic radiation source;
- скорости нагрева и охлаждения локальной зоны обработки материалов изменяют за счет выбора взаимного расположения фокусной точки от источника когерентного излучения и фокусного пятна от источника полихроматического излучения.- the heating and cooling rates of the local material processing zone are changed by choosing the relative position of the focal point from the source of coherent radiation and the focal spot from the source of polychromatic radiation.
Целесообразно, что фокусную точку от источника когерентного излучения перемещают по площади фокусного пятна от источника полихроматического излучения, устанавливая ее, в зависимости от технологической задачи, в середине, на переднем или заднем фронте площади этого пятна, либо между фокусными пятнами от двух источников полихроматического излучения.It is advisable that the focal point from the source of coherent radiation is moved along the area of the focal spot from the source of polychromatic radiation, setting it, depending on the technological task, in the middle, at the leading or trailing edge of the area of this spot, or between focal spots from two sources of polychromatic radiation.
Эффективно, что фокусное пятно от источника полихроматического излучения перемещают по зоне обработки материала, устанавливая его, в зависимости от технологической задачи, перед или после фокусной точкой от источника когерентного излучения.It is effective that the focal spot from the source of polychromatic radiation is moved along the processing zone of the material, setting it, depending on the technological task, before or after the focal point from the source of coherent radiation.
Полезно, что в качестве источника активирования поверхности обрабатываемого металла, наряду с полихроматическим излучением, возможно применение других электрических источников тепла, преимущественно плазменных и дуговых.It is useful that, as a source of activation of the surface of the treated metal, along with polychromatic radiation, it is possible to use other electrical heat sources, mainly plasma and arc.
Указанные выше методы регулирования скорости нагрева и охлаждения локальной зоны обработки материалов обеспечивают программируемый в реальном масштабе времени предварительный и/или последующий нагрев зоны обработки, достижение заданнойThe above methods for regulating the heating and cooling rate of the local material processing zone provide real-time programmable preliminary and / or subsequent heating of the processing zone, achieving the specified
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) температуры в точке обработки и заданную последующую скорость охлаждения зоны обработки в зависимости от технологической задачи получения заданных механических свойств материалов.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) temperature at the processing point and a predetermined subsequent cooling rate of the processing zone, depending on the technological task of obtaining the specified mechanical properties of the materials.
Взаимное позиционирование фокусной точки от источника когерентного излучения и фокусного пятна от источника полихроматического излучения выполняют, как за счет регулировки элементов оптического тракта источника когерентного излучения, например, за счет поворота фокусирующей линзы, так и за счёт перемещения источника полихроматического излучения.Mutual positioning of the focal point from the source of coherent radiation and the focal spot from the source of polychromatic radiation is performed both by adjusting the elements of the optical path of the source of coherent radiation, for example, by turning the focusing lens, and by moving the source of polychromatic radiation.
Регулировку интенсивности излучения источника полихроматического излучения осуществляют, преимущественно, изменением силы тока между анодом и катодом этого источника. Возможно также изменять эту интенсивность выбором вида и величины давления плазмообразующего газа, или изменением фокусного расстояния.The radiation intensity of the polychromatic radiation source is controlled mainly by changing the current between the anode and cathode of this source. It is also possible to change this intensity by choosing the type and magnitude of the pressure of the plasma-forming gas, or by changing the focal length.
Выбор спектра источника полихроматического излучения с целью повышения эффективности воздействия на материал когерентного излучения осуществляют путем выбора вида плазмообразующего газа (смеси газов), либо с помощью оптических фильтров.The choice of the spectrum of the polychromatic radiation source in order to increase the efficiency of the effect of coherent radiation on the material is carried out by choosing the type of plasma-forming gas (gas mixture), or using optical filters.
Рационально, что сварку гибридную способом можно выполнять как воздействием когерентного излучения и полихроматического излучения сверху зоны сварки (односторонняя сварка), так и воздействием когерентного излучения снизу зоны сварки при воздействии полихроматического излучения сверху этой зоны (двухсторонняя сварка).It is rational that hybrid welding can be performed both by exposure to coherent radiation and polychromatic radiation from above the welding zone (single-sided welding), and by exposure to coherent radiation from below the welding zone when polychromatic radiation is exposed from above this zone (double-sided welding).
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) При совместном воздействии когерентного излучения и сфокусированного полихроматического излучения в зоне обработки материала формируется тепловой поле, пространственное распределение которого определяется суперпозицией потоков излучения (Фиг.l и 2), где воздействие от полихроматического излучения обозначено буквой А, а воздействие от когерентного излучения - буквой Б.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) When combined with coherent radiation and focused polychromatic radiation, a heat field is formed in the material processing zone, the spatial distribution of which is determined by the superposition of radiation fluxes (Figs. 1 and 2), where the effect of polychromatic radiation is indicated by the letter A, and the effect of coherent radiation by the letter B.
При установке когерентного луча на переднем фронте фокусного пятна от источника полихроматического излучения (Фиг. Ia и 2а) в зоне обработки происходит процесс закалки или сварки металла с последующим отпуском, причём полихроматическая составляющая обеспечивает заданную скорость охлаждения.When a coherent beam is installed at the leading edge of the focal spot from a polychromatic radiation source (Figs. Ia and 2a), a metal quenching or welding process takes place in the processing zone, followed by tempering, and the polychromatic component provides a predetermined cooling rate.
При установке когерентного луча на заднем фронте фокусного пятна от источника полихроматического излучения (Фиг.l в и 26), полихроматическая составляющая максимально способствует активации поверхности (предварительному подогреву) и увеличению коэффициента поглощения обрабатываемой поверхности когерентной составляющей.When installing a coherent beam at the trailing edge of the focal spot from a polychromatic radiation source (Figs. 1 and 26), the polychromatic component maximizes the activation of the surface (preheating) and an increase in the absorption coefficient of the treated surface of the coherent component.
При расположении когерентного луча в середине фокусного пятна от полихроматического источника (Фиг.16) или между фокусными пятнами от двух источников полихроматического излучения (Фиг.2в), происходит процесс сварки, наплавки или термообработки металла с последующим отпуском, причём полихроматическая составляющая одновременно обеспечивает активацию поверхности и снижение скорости охлаждения в зоне обработки.When the coherent beam is located in the middle of the focal spot from a polychromatic source (Fig. 16) or between focal spots from two polychromatic radiation sources (Fig. 2c), the process of welding, surfacing or heat treatment of the metal with subsequent tempering takes place, and the polychromatic component simultaneously provides surface activation and a decrease in the cooling rate in the processing zone.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Рассмотрим несколько типовых случаев сварки и термообработки патентуемым изобретением.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Consider several typical cases of welding and heat treatment of the patented invention.
1. При сварке встык тонколистовых закаливающихся сталей, например, низколегированных высокопрочных сталей для автомобильных кузовов, необходим отпуск свариваемой точки в реальном масштабе времени, поэтому фокусная точка от источника когерентного излучения устанавливается на переднем фронте теплового поля от источника полихроматического излучения (Фиг. Ia и 26). При этом полихроматическая составляющая обеспечивает заданную скорость охлаждения зоны обработки и способствует достижению заданной температуры в точке нагрева.1. When butt welding of thin-sheet hardened steels, for example, low-alloy high-strength steels for automobile bodies, it is necessary to leave the welded point in real time, therefore, the focal point from the coherent radiation source is set at the leading edge of the thermal field from the polychromatic radiation source (Figs. Ia and 26 ) In this case, the polychromatic component provides a given cooling rate of the treatment zone and helps to achieve a predetermined temperature at the heating point.
2. При сварке продольных стыков тонкостенных нанокапиллярных тепловых трубок из медных и алюминиевых сплавов, например, для систем охлаждения компьютеров, учитывая высокую теплопроводность этих сплавов и возможность местных зазоров, фокусная точка от источника когерентного излучения устанавливается на заднем фронте теплового поля от источника полихроматического излучения (Фиг.lв и 26). При этом полихроматическая составляющая максимально способствует активации обрабатываемой поверхности, закрытию местных зазоров в стыке и увеличению поглощающей способности когерентной составляющей.2. When welding longitudinal joints of thin-walled nanocapillary heat pipes made of copper and aluminum alloys, for example, for computer cooling systems, taking into account the high thermal conductivity of these alloys and the possibility of local gaps, the focal point from the coherent radiation source is set at the trailing edge of the thermal field from the polychromatic radiation source ( Figv and 26). At the same time, the polychromatic component maximally promotes the activation of the treated surface, closure of local gaps in the joint and an increase in the absorption capacity of the coherent component.
3. Повышения износостойкости поверхностей деталей. Термообработке настоящим способом могут подвергаться детали из конструкционных сталей с содержанием углерода более 0,3%, серых и высокопрочных чугунов. Для поверхностной термообработки3. Improving the wear resistance of the surfaces of parts. Parts of structural steels with a carbon content of more than 0.3%, gray and high-strength cast irons can be subjected to heat treatment in this way. For surface heat treatment
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) решающим обстоятельством является увеличение поглощающей способности обрабатываемой поверхности когерентной составляющей с ростом температуры этой поверхности за счёт её активирования полихроматической составляющей.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The decisive circumstance is an increase in the absorbing capacity of the treated surface by the coherent component with an increase in the temperature of this surface due to its activation by the polychromatic component.
В зависимости от выбранной схемы суперпозиций потоков излучения, скорости нагрева и охлаждения рабочей точки будут изменяться, соответственно будет изменяться и структура материала в зоне обработки.Depending on the selected pattern of superposition of radiation fluxes, the heating and cooling rates of the operating point will change, and accordingly the structure of the material in the processing zone will change.
Например, при поверхностной локальной термообработке массивных штампов, пресс-форм, рабочих зон реборд железнодорожных колёс и других деталей, когда толщина детали, как правило, в пять и более раз превышает толщину упрочнённой зоны металла, при высоких скоростях теплоотвода необходимо увеличивать коэффициент поглощения когерентного излучения и обеспечивать заданную скорость охлаждения. В этом случае фокусная точка от источника когерентного излучения должна находится в центре теплового пятна от источника полихроматического излучения (Фиг.16) или между тепловыми пятнами от двух источников полихроматического излучения (Фиг.2б).For example, during surface local heat treatment of massive dies, molds, working areas of flanges of railway wheels and other parts, when the thickness of the part is usually five or more times the thickness of the hardened metal zone, it is necessary to increase the absorption coefficient of coherent radiation at high heat removal rates and provide a given cooling rate. In this case, the focal point from the source of coherent radiation should be in the center of the heat spot from the source of polychromatic radiation (Fig.16) or between the heat spots from two sources of polychromatic radiation (Fig.2b).
При этом, как при сварке тонколистовых закаливающихся сталей, температура предварительного подогрева не должна превышать температуру начала фазовых превращений Ac1.Moreover, as in the welding of thin-sheet hardened steels, the preheating temperature should not exceed the temperature of the onset of phase transitions Ac 1 .
4. При наплавке металлических композиционных порошков с особыми свойствами (износостойких, коррозионностойких, жаропрочных и т.п.) выбор схемы обработки определяется технологическими требованиями:4. When surfacing metal composite powders with special properties (wear-resistant, corrosion-resistant, heat-resistant, etc.), the choice of processing scheme is determined by the technological requirements:
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) - разницей коэффициентов термического расширения основного и наплавленного металлов в определённых температурных интервалах при охлаждении;SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - the difference in the coefficients of thermal expansion of the base and deposited metals in certain temperature ranges during cooling;
-способностью к релаксации напряжений основного и наплавленного металлов в определённых температурных интервалах при охлаждении и т.д.- the ability to relax stresses of the base and deposited metals in certain temperature ranges during cooling, etc.
-заданной скоростью нагрева и охлаждения зоны обработки в реальном масштабе времени.- the set speed of heating and cooling the processing zone in real time.
Например, при нанесении на быстроизнашиваемые поверхности износостойких порошковых композиционных нержавеющих материалов, для уменьшения влияния разницы коэффициентов термического расширения основного и наплавленного металлов, необходимо производить охлаждение наплавленного слоя в заданном диапазоне температур со скоростью охлаждения меньше критической. В этом случае фокусная точка от источника когерентного излучения должна находится в центре теплового пятна от источника полихроматического излучения (Фиг.16) или между тепловыми пятнами от двух источников полихроматического излучения (Фиг.2б).For example, when applying wear-resistant powder composite stainless materials to quickly wear surfaces, in order to reduce the effect of the difference in the thermal expansion coefficients of the base and deposited metals, it is necessary to cool the deposited layer in a given temperature range with a cooling rate less than critical. In this case, the focal point from the source of coherent radiation should be in the center of the heat spot from the source of polychromatic radiation (Fig.16) or between the heat spots from two sources of polychromatic radiation (Fig.2b).
Устройство для обработки материалов по первому варианту настоящего изобретения (Фиг.З.) состоит из полихроматического излучателя, содержащего отражатель 1, заключенный в корпус 2, с расположенными внутри отражателя анодом 3 и катодом 4. Корпус 2 закрывается крышкой 5. Устройство содержит источник когерентного излучения 6 с оптическим трактом 7. На крышке 5 установлен патрубок 8, с размещенными в нем коллиматором 9, призмой 10 и зеркалом 11, причем призма и зеркало закреплены с возможностьюThe device for processing materials according to the first embodiment of the present invention (Fig.Z.) consists of a polychromatic emitter containing a reflector 1 enclosed in a housing 2, with anode 3 and a cathode 4 located inside the reflector. The housing 2 is closed by a cover 5. The device contains a coherent radiation source 6 with an optical path 7. A nozzle 8 is mounted on the cover 5, with a collimator 9, a prism 10 and a mirror 11 placed in it, and the prism and mirror are mounted with the possibility of
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) перемещения. Для прохождения когерентного луча в крышке 5 имеется иллюминатор 12. Для герметизации полихроматического излучателя имеется фиксатор 13 и резьбовая втулка 14. В нижней части корпуса 2 установлены криволинейный экран 15 и защитное стекло 16, прозрачные для когерентных и полихроматических лучей. Устройство содержит также блок питания 17 когерентного источника излучения 6, блок питания 18 источника полихроматического излучения, блок водяного охлаждения 19, высоковольтный источник питания 20 поджига дуги и систему продувки, подачи и выпуска плазмообразующего газа полихроматического излучателя 21, блок управления устройством 22.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) displacement. For the passage of the coherent beam in the cover 5 there is a porthole 12. For sealing the polychromatic emitter there is a latch 13 and a threaded sleeve 14. In the lower part of the housing 2 there is a curved screen 15 and a protective glass 16, transparent for coherent and polychromatic rays. The device also includes a power supply 17 of a coherent radiation source 6, a power supply 18 of a polychromatic radiation source, a water cooling unit 19, a high-voltage power supply 20 of the arc ignition and a system for purging, supplying and discharging a plasma-forming gas of a polychromatic emitter 21, a control unit for the device 22.
Устройство для обработки материалов по первому варианту работает следующим образом.Device for processing materials according to the first embodiment works as follows.
Вначале осуществляется заполнение внутренней полости корпуса 2 полихроматического излучателя плазмообразующим газом по следующему циклу: включение охлаждения - продувка излучателя ионизированным газом - поджиг дежурной дуги - прогрев излучателя - набор рабочего давления плазмообразующего газа в излучателе. Затем источник полихроматического излучения выводят на рабочий режим, лучистый поток которого от отражателя 1 направляется в зону обработки.First, the inner cavity of the housing 2 of the polychromatic emitter is filled with plasma-forming gas according to the following cycle: the cooling is turned on - the emitter is purged with ionized gas - the arc is ignited - the emitter is warmed up - the working pressure of the plasma-forming gas in the emitter is set. Then the polychromatic radiation source is brought to the operating mode, the radiant flux of which from the reflector 1 is directed to the treatment zone.
Далее возбуждают генерацию источника когерентного излучения 6 и выводят его на рабочий режим. Когерентный луч по оптическому тракту 7 через коллиматор 9, оптические элементы 10 и 11 также направляют в зону обработки.Next, the generation of the coherent radiation source 6 is excited and brought to the operating mode. The coherent beam along the optical path 7 through the collimator 9, the optical elements 10 and 11 are also sent to the processing zone.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таким образом, в локальной зоне обработки материала фокусируются оба луча- полихроматический и когерентный. Взаимное позиционирование лучей, интенсивность и спектр полихроматического излучателя регулируются в зависимости от выполняемой технологической задачи по термической обработке материала.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Thus, both polychromatic and coherent rays are focused in the local processing zone of the material. The mutual positioning of the rays, the intensity and spectrum of the polychromatic emitter are regulated depending on the current technological task of heat treatment of the material.
В патентуемом устройстве по второму варианту (Фиг.6.) оптический элемент 10, преимущественно призма, установлен на защитном стекле 16 с возможностью перемещения. В остальном, за исключением исключения патрубка 8 и иллюминатора 12, устройство выполнено идентично устройству по варианту 1.In the patented device according to the second embodiment (Fig. 6.), the optical element 10, mainly a prism, is mounted on the protective glass 16 with the possibility of movement. Otherwise, with the exception of the branch pipe 8 and the window 12, the device is identical to the device according to option 1.
Оптический элемент 10 может быть также выполнен в виде деформируемого зеркала с изменяемой формой отражающей поверхности, что обеспечивает изменение фокусного расстояния и угла подачи когерентного луча в зону обработки и, тем самым, взаимное расположение лучей когерентной и полихроматической энергии в зоне обработки.The optical element 10 can also be made in the form of a deformable mirror with a variable shape of the reflecting surface, which provides a change in the focal length and the angle of supply of the coherent beam into the processing zone and, thus, the relative position of the coherent and polychromatic energy rays in the processing zone.
В устройстве по варианту 2 когерентный луч по оптическому тракту 7 через фокусирующую оптическую систему 9 попадает на оптический элемент 10, с помощью которого осуществляется юстировка подачи когерентного луча в зону обработки. За исключением технических решений для подачи когерентного луча в зону обработки, работа устройств по обоим вариантам осуществляется аналогичным образом.In the device according to embodiment 2, the coherent beam through the optical path 7 through the focusing optical system 9 enters the optical element 10, with which the alignment of the supply of the coherent beam to the processing zone is carried out. With the exception of technical solutions for supplying a coherent beam to the processing zone, the operation of the devices in both cases is carried out in a similar way.
Устройство по третьему варианту (Фиг.9) содержит источник когерентного излучения 6, оптический тракт 7, соединяющийThe device according to the third embodiment (Fig. 9) contains a coherent radiation source 6, an optical path 7, connecting
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) источник когерентного излучения с коллимирующей системой 9, источник полихроматического излучения 23, фокусирующую линзу 24, установленную с возможностью перемещения между выпуклым герметизирующим стеклом 15 и защитным стеклом 16, кольцевую насадку 25 с кольцевым магнитом 26. Устройство также включает не показанные на чертеже блоки питания источников излучения и поджига дуги полихроматического излучателя, систему охлаждения, подачи плазмообразующего газа и блок управления устройством, которые идентичны применяемым в устройствах по вариантам 1 и 2.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) a coherent radiation source with a collimating system 9, a polychromatic radiation source 23, a focusing lens 24 mounted to move between the convex sealing glass 15 and the protective glass 16, an annular nozzle 25 with an annular magnet 26. The device also includes radiation source power supplies not shown and ignition of an arc of a polychromatic emitter, a cooling system, a plasma-forming gas supply and a device control unit that are identical to those used in devices according to there are 1 and 2.
Оптический элемент 24, установленный с возможностью перемещения, обеспечивает необходимое взаимное расположение пучков когерентной и полихроматической лучистой энергии в зоне обработки. За исключением технических решений для подачи когерентного луча в зону обработки, работа устройства по настоящему варианту осуществляется аналогичным образом работе устройства по варианту 1.The optical element 24, mounted with the possibility of movement, provides the necessary mutual arrangement of beams of coherent and polychromatic radiant energy in the processing zone. With the exception of technical solutions for supplying a coherent beam to the processing zone, the operation of the device of the present embodiment is carried out similarly to the operation of the device of embodiment 1.
Кольцевой магнит 26 предохраняет защитное стекло от загрязнения и установлен таким образом, чтобы магнитные силовые линии были направлены параллельно плоскости зоны обработки. При таком его расположении разлетающиеся брызги металла при наплавке и сварке притягиваются к насадке магнитным полем кольцевого магнита..The ring magnet 26 protects the protective glass from contamination and is installed so that the magnetic lines of force are directed parallel to the plane of the treatment zone. With such an arrangement, scattering metal splashes during surfacing and welding are attracted to the nozzle by the magnetic field of the ring magnet ..
Во всех описанных выше устройствах, юстировка и переустановка оптической системы для совмещения когерентного луча с полихроматическим в зоне обработки обеспечивается без разборки иIn all the devices described above, the alignment and reinstallation of the optical system for combining the coherent beam with the polychromatic in the processing zone is provided without disassembly and
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) разгерметизации полихроматического излучателя, что в значительной мере упрощает их эксплуатацию.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) depressurization of a polychromatic emitter, which greatly simplifies their operation.
Кроме того, наличие фиксатора и резьбовой втулки во всех вариантах устройства обеспечивает предварительное сжатие уплотнений защитного стекла под выпуклым герметизирующим экраном и не допускает утечки газа в процессе запуска в рабочий объём полихроматического излучателя. Уплотнения, находящиеся у крышки корпуса с помощью винтов, ввернутых в крышку, предварительно прижимаются к фиксатору.In addition, the presence of a retainer and a threaded sleeve in all variants of the device provides preliminary compression of the protective glass seals under the convex sealing screen and prevents gas leakage during startup into the working volume of the polychromatic emitter. Seals located at the housing cover with the screws screwed into the cover are pre-pressed to the latch.
Наличие резьбовой втулки и фиксатора обеспечивает начальную герметизацию внутренней полости излучателя для последующего заполнения его плазмообразующим газом. При дальнейшем заполнении газом его давление дополнительно изнутри распирает (поддавливает) уплотнения и обеспечивает окончательную герметизацию излучателя. Таким образом, в процессе работы при увеличении мощности и, соответственно, давления плазмообразующего газа в излучателе, автоматически обеспечивается повышение силы давления на уплотнения и обеспечивается его «caмoгepмeтизaция» .The presence of a threaded sleeve and a retainer provides initial sealing of the internal cavity of the emitter for subsequent filling with plasma-forming gas. Upon further filling with gas, its pressure additionally bursts (squeezes) the seals from the inside and ensures the final sealing of the emitter. Thus, during operation, with an increase in power and, accordingly, the pressure of the plasma-forming gas in the emitter, an increase in the pressure force on the seals is automatically ensured and its “self-sealing” is ensured.
Применение изобретения.Application of the invention.
Рассмотрим примеры применения патентуемого изобретения для следующих видов термообработки материалов.Consider examples of the application of the patented invention for the following types of heat treatment of materials.
I. Сварка встык тонколистовых сталей. а). При сварке встык тонколистовых закаливающихся сталей необходим отпуск зоны сварного соединения в реальном масштабе времени. Гибридная сварка с использованием полихроматической иI. Butt welding. but). When butt welding of sheet hardened steels, it is necessary to release the weld zone in real time. Hybrid welding using polychromatic and
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) когерентной лучистой энергии в пределах одной зоны нагрева позволяет обеспечить отпуск сварного соединения (включая шов и зону термического влияния) и исключить или уменьшить образование структур, склонных к трещинообразованию. Поэтому фокусная точка от источника когерентного излучения устанавливается на переднем фронте фокусного пятна от источника полихроматического излучения (Фиг. Ia, Фиг.2a и Фиг.2б), а в пятне нагрева создают (программируют) необходимую интенсивность полихроматического излучения, уменьшающуюся к периферии этого пятна. При этом в зоне обработки происходит процесс сварки с сопутствующим или последующим отпуском, причём полихроматическая составляющая обеспечивает заданную скорость охлаждения. б). При сварке встык тонколистовых низкоуглеродистых сталей целесообразно осуществить предварительный прогрев свариваемых кромок полихроматическим излучением. Температурное расширение кромок закрывает или уменьшает местные зазоры между кромками, что позволяет избежать прожогов при сварке тонколистовых стыков когерентным лучом. При этом полихроматическое излучение концентрируют на начальном участке длиной, по меньшей мере, в 5 раз больше диаметра когерентного пятна нагрева при сварке встык тонколистовых соединений в теплопроводном режиме. Поэтому фокусная точка от источника когерентного излучения устанавливается на заднем фронте или после фокусного пятна от источника полихроматического излучения (Фиг.lв или 2в). Предшествующий сварке встык прогрев кромок материала обеспечивает их активацию,SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) coherent radiant energy within the same heating zone allows to ensure the tempering of the welded joint (including the seam and the heat affected zone) and to eliminate or reduce the formation of structures prone to cracking. Therefore, the focal point from the source of coherent radiation is installed on the leading edge of the focal spot from the source of polychromatic radiation (Fig. Ia, Fig. 2a and Fig. 2b), and the necessary intensity of polychromatic radiation is created (programmed), decreasing to the periphery of this spot. In this case, a welding process takes place in the processing zone with concomitant or subsequent tempering, and the polychromatic component provides a given cooling rate. b) When butt welding of thin-sheet low-carbon steels, it is advisable to pre-heat the welded edges with polychromatic radiation. Thermal expansion of the edges closes or reduces local gaps between the edges, which avoids burn-throughs when welding thin-sheet joints with a coherent beam. In this case, polychromatic radiation is concentrated in the initial section at least 5 times longer than the diameter of the coherent heating spot when butt-welding thin-sheet joints in the heat-conducting mode. Therefore, the focal point from the source of coherent radiation is set at the trailing edge or after the focal spot from the source of polychromatic radiation (Figv or 2B). Butt welding prior to heating the edges of the material ensures their activation,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) закрывает или уменьшает местные зазоры и увеличивает поглощающую способность когерентной составляющей.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) closes or reduces local gaps and increases the absorption capacity of the coherent component.
IL Сварка встык тонкостенных трубок.IL Butt welding of thin-walled tubes.
При продольной сварке встык тонкостенных нанокапиллярных тепловых трубок из медных и алюминиевых сплавов, например, для систем охлаждения компьютеров, следует учитывать высокие значения теплопроводности и коэффициента отражения этих сплавов, а также возможность местных зазоров. Поэтому фокусная точка от источника когерентного излучения должна находится на заднем фронте фокусного пятна от источника полихроматического излучения (Фиг. lв ИЛИ 2B), ЧТО ПОЗВОЛИТ избежать прожогов и максимально увеличить коэффициент поглащения зоной сварки когерентной составляющей.When butt welding longitudinally thin-walled nanocapillary heat pipes made of copper and aluminum alloys, for example, for computer cooling systems, one should take into account the high values of thermal conductivity and reflection coefficient of these alloys, as well as the possibility of local gaps. Therefore, the focal point from the source of coherent radiation should be at the trailing edge of the focal spot from the source of polychromatic radiation (Fig. Lc OR 2B), which will allow avoiding burns and maximizing the absorption coefficient of the coherent component by the welding zone.
III. Наплавка металлических композиционных порошков.III. Surfacing of metal composite powders.
При наплавке металлических композиционных порошков со специальными свойствами (износостойких, жаропрочных, коррозионностойких, и т.д.) выбор технологии (приемов, режимов, термического цикла) обработки из числа приведенных на Фиг.l и 2 определяется следующими технологическими требованиями:When surfacing metal composite powders with special properties (wear-resistant, heat-resistant, corrosion-resistant, etc.), the choice of processing technology (techniques, modes, thermal cycle) from the number shown in Fig. 1 and 2 is determined by the following technological requirements:
- разницей коэффициентов термического расширения основного и наплавляемого металлов в определённых температурных интервалах при охлаждении;- the difference in the thermal expansion coefficients of the base and deposited metals in certain temperature ranges during cooling;
-способностью к релаксации напряжений основного и наплавляемого металлов в определённых температурных интервалах при охлаждении.- the ability to relax stresses of the base and deposited metals in certain temperature ranges during cooling.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) - заданной скоростью нагрева и охлаждения зоны обработки в реальном масштабе времени.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - a given speed of heating and cooling the processing zone in real time.
Возможность программирования термического цикла обработки позволяет обеспечить оптимальный режим наплавки металлических порошков со специальными свойствами с учетом указанных выше требований.The ability to program the thermal treatment cycle allows for the optimal deposition of metal powders with special properties, taking into account the above requirements.
Настоящее изобретение может быть применено для наплавки износостойких порошков на рабочие поверхности пресс-форм и деталей буровых установок, на режущие кромки инструментов, жаропрочных порошков на лопатки и другие детали горячего тракта газотурбинных авиационных двигателей, а также для наплавки коррозионностойких покрытий.The present invention can be applied for surfacing wear-resistant powders on the working surfaces of molds and parts of drilling rigs, on the cutting edges of tools, heat-resistant powders on blades and other details of the hot tract of gas turbine aircraft engines, and also for surfacing corrosion-resistant coatings.
IV. Изготовление термически гранулированных плавлено- керамических сварочных флюсов.IV. Production of thermally granulated fused-ceramic welding fluxes.
При изготовлении термически гранулированных плавлено- керамических сварочных флюсов когерентный луч устанавливают на заднем фронте теплового пятна от фокусного поля источника полихроматического излучения (Фиг.lв и 2в). Такое расположение обеспечивает максимальную активацию обрабатываемой поверхности и увеличение поглощающей способности когерентной составляющей.In the manufacture of thermally granulated fused-ceramic welding fluxes, a coherent beam is installed at the trailing edge of the heat spot from the focal field of the polychromatic radiation source (Figs. 1c and 2c). This arrangement provides maximum activation of the treated surface and an increase in the absorption capacity of the coherent component.
Шихту в виде минеральной муки перемещают в зоне обработки с такой скоростью, чтобы на поверхности шихты образовывались гранулы сферической формы. Температура в рабочей зоне и скорость перемещения шихты устанавливаются на уровне, необходимом для получения гранул заданного размера.The mixture in the form of mineral flour is moved in the processing zone at such a speed that spherical granules form on the surface of the mixture. The temperature in the working area and the speed of movement of the charge are set at the level necessary to obtain granules of a given size.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Указанный способ изготовления флюсов обеспечивает повышение качества плавлено-керамических флюсов, поскольку позволяет применять шихту без связующих на основе воды. Поэтому применение этих флюсов при сварке обеспечивает снижению водорода в сварном соединении.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The specified method of manufacturing fluxes provides an increase in the quality of fused-ceramic fluxes, since it allows the use of a mixture without binders based on water. Therefore, the use of these fluxes in welding provides a decrease in hydrogen in the welded joint.
Промышленная применимость настоящего изобретения обеспечивается следующими основными преимуществами:The industrial applicability of the present invention is provided by the following main advantages:
- программируемым в реальном масштабе времени термическим циклом обработки: заданный предварительный и/или последующий нагрев зоны обработки, достижение заданной температуры в точке обработки и заданную скорость охлаждения зоны обработки в зависимости от технологической задачи получения свойств материалов;- real-time programmable thermal treatment cycle: predetermined preliminary and / or subsequent heating of the treatment zone, achievement of a predetermined temperature at the treatment point and a predetermined cooling rate of the treatment zone, depending on the technological task of obtaining material properties;
- обеспечение заданной скорости нагрева и охлаждения зоны обработки материалов путем регулирования интенсивности излучения источника полихроматического излучения и/или выбора спектра этого излучения;- providing a predetermined heating and cooling rate of the material processing zone by controlling the radiation intensity of the polychromatic radiation source and / or selecting the spectrum of this radiation;
- обеспечение заданной скорости скорости нагрева и охлаждения зоны обработки материалов за счет выбора взаимного расположения фокусной точки от источника когерентного излучения и фокусного пятна от источника полихроматического излучения;- providing a given speed of the heating and cooling rate of the material processing zone by choosing the relative position of the focal point from the source of coherent radiation and the focal spot from the source of polychromatic radiation;
- возможность создания благоприятных условий для релаксации напряжений локального участка поверхности в реальном масштабе времени;- the ability to create favorable conditions for stress relaxation of a local surface area in real time;
- снижение удельных энергозатрат на получение одного Ватта полезной (эффективной) мощности когерентного излучения;- reduction of specific energy consumption for obtaining one Watt of useful (effective) power of coherent radiation;
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) многовариантность исполнения устройства для реализации патентуемого способа, что способствует расширению решаемых технологических задач.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the multivariance of the device to implement the patented method, which contributes to the expansion of technological tasks.
Настоящее изобретение может применяться практически во всех отраслях: в автомобильной и авиакосмической, атомной и нефтегазодобывающей, химической и ряде других отраслей.The present invention can be applied in almost all industries: in the automotive and aerospace, nuclear and oil and gas, chemical and several other industries.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ локальной гибридной термической обработки материалов методом воздействия на материал в локальной зоне обработки когерентным и полихроматическим излучением, преимущественно при термической обработке и сварке металлов, отличающийся тем, что, с целью получения заданных механических свойств материалов, скорости нагрева и охлаждения локальной зоны обработки материалов изменяют в реальном масштабе времени по заданному термическому циклу.1. The method of local hybrid heat treatment of materials by the method of influencing the material in the local processing zone of coherent and polychromatic radiation, mainly during heat treatment and welding of metals, characterized in that, in order to obtain the specified mechanical properties of the materials, the heating and cooling rate of the local processing zone of materials change in real time for a given thermal cycle.
2. Способ по п.l, отличающийся тем, что скорости нагрева и охлаждения локальной зоны обработки материалов изменяют путем регулирования интенсивности излучения источника полихроматического излучения.2. The method according to claim 1, characterized in that the heating and cooling rates of the local material processing zone are changed by adjusting the radiation intensity of the polychromatic radiation source.
3. Способ по п.l, отличающийся тем, что скорости нагрева и охлаждения локальной зоны обработки материалов изменяют путем выбора взаимного расположения фокусной точки когерентного излучения и фокусного пятна от источника полихроматического излучения.3. The method according to claim 1, characterized in that the heating and cooling rates of the local material processing zone are changed by choosing the relative position of the focal point of the coherent radiation and the focal spot from the polychromatic radiation source.
4. Способ по п.l, отличающийся тем, фокусную точку от источника когерентного излучения перемещают по площади фокусного пятна от источника полихроматического излучения.4. The method according to claim 1, characterized in that the focal point from the source of coherent radiation is moved over the area of the focal spot from the source of polychromatic radiation.
5. Способ по п.l, отличающийся тем, что фокусную точку от источника когерентного излучения устанавливают на переднем фронте площади фокусного пятна от источника полихроматического излучения.5. The method according to p. 1, characterized in that the focal point from the source of coherent radiation is installed on the leading edge of the area of the focal spot from the source of polychromatic radiation.
6. Способ по п.l, отличающийся тем, что фокусную точку от источника когерентного излучения устанавливают на заднем фронте площади фокусного пятна от источника полихроматического излучения.6. The method according to p. 1, characterized in that the focal point from the source of coherent radiation is installed on the trailing edge of the area of the focal spot from the source of polychromatic radiation.
7. Способ по п.l, отличающийся тем, что фокусную точку от источника когерентного излучения устанавливают в середине площади фокусного пятна от источника полихроматического излучения.7. The method according to claim 1, characterized in that the focal point from the source of coherent radiation is set in the middle of the area of the focal spot from the source of polychromatic radiation.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
8. Способ по п.l, отличающийся тем, что точку от источника когерентного излучения устанавливают между тепловыми пятнами от двух источников полихроматического излучения.8. The method according to p. 1, characterized in that the point from the source of coherent radiation is set between heat spots from two sources of polychromatic radiation.
9. Способ по п.l, отличающийся тем, что фокусное пятно от источника полихроматического излучения перемещают по зоне обработки материалов.9. The method according to p. 1, characterized in that the focal spot from the source of polychromatic radiation is moved along the processing zone of materials.
10. Способ по п.l, отличающийся тем, что фокусное пятно от источника полихроматического излучения устанавливают перед фокусной точкой от источника когерентного излучения.10. The method according to p. 1, characterized in that the focal spot from the source of polychromatic radiation is installed in front of the focal point from the source of coherent radiation.
11. Способ по п.l, отличающийся тем, что фокусное пятно точку от источника полихроматического излучения устанавливают после фокусной точки от источника когерентного излучения.11. The method according to p. 1, characterized in that the focal spot point from the source of polychromatic radiation is set after the focal point from the source of coherent radiation.
12. Способ по п.l, отличающийся тем, что изменяют спектр излучения источника полихроматического излучения.12. The method according to claim 1, characterized in that the emission spectrum of the polychromatic radiation source is changed.
13. Устройство для осуществления способа по п.п.1-12, содержащее источник когерентного излучения с системой передачи и фокусирования излучения, источник полихроматического излучения, состоящий из размещенной в герметичном корпусе отражающей оптической системы и установленных внутри неё электродов, причем верхняя точка рабочей поверхности катода расположена в излучающем фокусе оптической системы, верх корпуса закрыт съемной крышкой с иллюминатором, прозрачным для когерентных и полихроматических лучистых потоков, а низ корпуса закрыт криволинейным экраном и защитным стеклом, прозрачными для лучистых потоков, приспособление поджига дуги между анодом и катодом источника полихроматического излучения, блоки питания источников когерентного и полихроматического излучения, системы охлаждения источника полихроматического излучения, продувки и заполнения его плазмообразующим газом и блок управления13. A device for implementing the method according to claims 1-12, comprising a coherent radiation source with a radiation transmission and focusing system, a polychromatic radiation source, consisting of a reflective optical system located in a sealed enclosure and electrodes installed inside it, the upper point of the working surface the cathode is located in the emitting focus of the optical system, the top of the casing is closed with a removable cover with a porthole transparent for coherent and polychromatic radiant fluxes, and the bottom of the casing is closed a curvilinear screen and a protective glass transparent for radiant fluxes, an arc ignition device between the anode and cathode of a polychromatic radiation source, power supplies for coherent and polychromatic radiation sources, a cooling system for a polychromatic radiation source, purging and filling it with a plasma-forming gas, and a control unit
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) устройством, отличающееся тем, что над иллюминатором установлен патрубок с расположенными внутри него последовательно по ходу когерентного излучения коллиматором, призмой и зеркалом, отражающая оптическая система источника полихроматического излучения выполнена в форме двухсекционного усеченного эллипсоида, причем линия разъема секций совпадает с плоскостью, перпендикулярной оси оптической системы, проходящей через ее фокусные точки.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) device, characterized in that a nozzle is installed over the porthole with a collimator, a prism and a mirror located inside it sequentially along the coherent radiation, the reflecting optical system of the polychromatic radiation source is made in the form of a two-section truncated ellipsoid, and the section connecting line coincides with the plane perpendicular to the axis of the optical system passing through her focal points.
14. Устройство для осуществления способа по п.п.1-12, содержащее источник когерентного излучения с системой передачи и фокусирования излучения, источник полихроматического излучения, состоящий из размещенной в герметичном корпусе отражающей оптической системы и установленных внутри неё электродов, причем верхняя точка рабочей поверхности катода расположена в излучающем фокусе оптической системы, верх корпуса закрыт съемной крышкой, низ корпуса закрыт криволинейным экраном и защитным стеклом, прозрачным для когерентных и полихроматических лучистых потоков, приспособление поджига дуги между анодом и катодом источника полихроматического излучения, блоки питания источников когерентного и полихроматического излучения, системы охлаждения источника полихроматического излучения и продувки и заполнения его плазмообразующим газом и блок управления устройством, отличающееся тем, что по ходу луча источника когерентного излучения при его подаче в рабочую точку установлены коллиматор, призма и фокусирующий оптический элемент, причем призма установлена на защитном стекле со стороны рабочей зоны с возможностью перемещения в плоскости прохождения когерентного луча, отражающая оптическая система выполнена в форме двухсекционного усеченного эллипсоида, причем линия разъема секций совпадает с плоскостью,14. A device for implementing the method according to claims 1-12, comprising a coherent radiation source with a radiation transmission and focusing system, a polychromatic radiation source, consisting of a reflective optical system located in a sealed enclosure and electrodes installed inside it, the upper point of the working surface the cathode is located in the emitting focus of the optical system, the top of the casing is closed by a removable cover, the bottom of the casing is closed by a curved screen and a protective glass transparent for coherent and polychromatic of radiant fluxes, a device for igniting an arc between the anode and cathode of a polychromatic radiation source, power supplies for coherent and polychromatic radiation sources, a cooling system for a polychromatic radiation source and purging and filling it with a plasma-forming gas, and a device control unit, characterized in that along the beam of the coherent radiation source when it is fed to the operating point, a collimator, a prism and a focusing optical element are installed, and the prism is mounted on a protective glass with side of the working area with the ability to move in the plane of passage of the coherent beam, the reflective optical system is made in the form of a two-section truncated ellipsoid, and the line of separation of the sections coincides with the plane,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) перпендикулярной оси оптической системы, проходящей через ее фокусные точки.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) perpendicular to the axis of the optical system passing through its focal points.
15. Устройство для осуществления способа по п.п.1-12, содержащее источник когерентного излучения с системой передачи и фокусирования излучения, источник полихроматического излучения, состоящий из размещенной в герметичном корпусе отражающей оптической системы и установленных внутри неё электродов, причем верхняя точка рабочей поверхности катода расположена в излучающем фокусе оптической системы, верх корпуса закрыт съемной крышкой с иллюминатором, прозрачным для когерентных и полихроматических лучистых потоков, низ корпуса закрыт криволинейным экраном и защитным стеклом, прозрачными для лучистых потоков, приспособление поджига дуги между анодом и катодом источника полихроматического излучения, блоки питания источников когерентного и полихроматического излучения, системы охлаждения источника полихроматического излучения, продувки и заполнения его плазмообразующим газом и блок управления устройством, отличающееся тем, что фокусирующий оптический элемент источника когерентного излучения установлен между криволинейным экраном и защитным стеклом и выполнен с возможностью перемещения в плоскости прохождения когерентного луча, отражающая оптическая система источника полихроматического излучения выполнена в форме двухсекционного усеченного эллипсоида, причем линия разъема секций совпадает с плоскостью, перпендикулярной оси оптической системы, проходящей через ее фокусные точки.15. A device for implementing the method according to claims 1-12, comprising a coherent radiation source with a radiation transmission and focusing system, a polychromatic radiation source, consisting of a reflective optical system located in a sealed enclosure and electrodes installed inside it, the upper point of the working surface the cathode is located in the emitting focus of the optical system, the top of the casing is closed with a removable cover with a porthole transparent for coherent and polychromatic radiant fluxes, the bottom of the casing is closed a linear screen and a protective glass transparent to radiant fluxes, a device for igniting an arc between the anode and cathode of a polychromatic radiation source, power supplies for coherent and polychromatic radiation sources, a cooling system for a polychromatic radiation source, purging and filling it with a plasma-forming gas, and a device control unit, characterized in that the focusing optical element of the coherent radiation source is installed between the curved screen and the protective glass and is made with with the ability to move in the plane of passage of the coherent beam, the reflecting optical system of the polychromatic radiation source is made in the form of a two-section truncated ellipsoid, and the sectional line of the sections coincides with the plane perpendicular to the axis of the optical system passing through its focal points.
16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что в патрубке источника полихроматического излучения установлено зеркало с изменяемой кривизной отражающей поверхности.16. The device according to item 13, wherein a mirror with a variable curvature of the reflecting surface is installed in the nozzle of the polychromatic radiation source.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
17. Устройство по п.13, отличающееся тем, что для изменения кривизны отражающей поверхности зеркала, расположенного в патрубке, на зеркале установлены пьезокерамические элементы, подключенные к блоку управления источниками излучения.17. The device according to item 13, characterized in that to change the curvature of the reflecting surface of the mirror located in the pipe, piezoceramic elements are installed on the mirror connected to the control unit of the radiation sources.
18. Устройство по п.п. 13-15, отличающееся тем, что оно содержит систему продувки, впуска и выпуска плазмообразующего газа, а на корпусе излучателя полихроматического излучения дополнительно установлено устройство для выпуска плазмообразующего газа.18. The device according to p. 13-15, characterized in that it contains a system for purging, inlet and outlet of a plasma-forming gas, and on the case of a polychromatic radiation emitter an additional device is installed for the discharge of plasma-forming gas.
19. Устройство по п.п. 13-15, отличающееся тем, что под крышкой корпуса установлена резьбовая втулка с возможностью перемещения внутри корпуса, над крышкой расположен фиксатор с зубцами по внешнему диаметру, ответные зубцы выполнены в верхней внутренней части корпуса.19. The device according to p. 13-15, characterized in that a threaded sleeve is installed under the housing cover with the possibility of movement inside the housing, a latch with teeth along the outer diameter is located above the cover, the counter teeth are made in the upper inner part of the housing.
20. Устройство по п.15, отличающееся тем, что защитное кварцевое стекло в нижней торцевой части излучателя полихроматического излучения установлено с помощью конусной насадки.20. The device according to clause 15, wherein the protective quartz glass in the lower end part of the polychromatic emitter is installed using a conical nozzle.
21. Устройство по п.15, отличающееся тем, что на конусной насадке установлен кольцевой магнит.21. The device according to p. 15, characterized in that an annular magnet is mounted on the conical nozzle.
22. Устройство по п.п. 13-15, отличающееся тем, что оптический узел сведения когерентных и полихроматических лучей дополнительно содержит оптический фильтр, установленный для выбора спектра излучения источника полихроматического излучения.22. The device according to p. 13-15, characterized in that the optical unit for the reduction of coherent and polychromatic rays further comprises an optical filter installed to select the emission spectrum of the polychromatic radiation source.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2005/000684 2005-12-29 2005-12-29 Method for material local heat treatment and a device for carrying out said method (variants) WO2007075108A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2005/000684 WO2007075108A1 (en) 2005-12-29 2005-12-29 Method for material local heat treatment and a device for carrying out said method (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2005/000684 WO2007075108A1 (en) 2005-12-29 2005-12-29 Method for material local heat treatment and a device for carrying out said method (variants)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007075108A1 true WO2007075108A1 (en) 2007-07-05

Family

ID=38218265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2005/000684 WO2007075108A1 (en) 2005-12-29 2005-12-29 Method for material local heat treatment and a device for carrying out said method (variants)

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2007075108A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2067040C1 (en) * 1994-09-27 1996-09-27 Научно-производственная фирма "МГМ" Apparatus for laser welding of materials (its variants)
RU2092289C1 (en) * 1995-11-30 1997-10-10 Фирма Общество с ограниченной ответственностью "МОГАСС" Device for light-beam brazing and welding
RU2185943C1 (en) * 2000-12-08 2002-07-27 Алексеев Георгий Михайлович Apparatus for light beam treatment of materials
RU2212067C1 (en) * 2001-12-13 2003-09-10 Государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика" Method and device for removing radioactive film from surfaces of contaminated parts

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2067040C1 (en) * 1994-09-27 1996-09-27 Научно-производственная фирма "МГМ" Apparatus for laser welding of materials (its variants)
RU2092289C1 (en) * 1995-11-30 1997-10-10 Фирма Общество с ограниченной ответственностью "МОГАСС" Device for light-beam brazing and welding
RU2185943C1 (en) * 2000-12-08 2002-07-27 Алексеев Георгий Михайлович Apparatus for light beam treatment of materials
RU2212067C1 (en) * 2001-12-13 2003-09-10 Государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика" Method and device for removing radioactive film from surfaces of contaminated parts

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANDRIYAKHIN V.M.: "Protsessy lazernoi svarki i termoobrabotki", M. NAUKA, 1988, pages 50, 53 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9126286B2 (en) Laser cladding of tubes
JP5039043B2 (en) Plasma torch having corrosion-resistant collimator nozzle and method for manufacturing the nozzle
RU2393072C2 (en) Adapter to produce holes or to treat by laser beam
JP2683134B2 (en) Laser plasma spraying apparatus and method
US7858900B2 (en) Laser welding process
Wang et al. Wire based plasma arc and laser hybrid additive manufacture of Ti-6Al-4V
CN101992354A (en) Micro-beam plasma arc/laser hybrid welding method
CN110170746B (en) Coaxial bifocal laser-TIG electric arc hybrid welding method
CN101733496A (en) Laser lap brazing process for titanium alloy and alloy steel
CN110695532A (en) Small-power large-light-spot laser-MAG arc composite surfacing welding method
Brückner et al. Innovations in laser cladding and direct metal deposition
WO2021008487A1 (en) Laser and photoelectric arc hybrid welding torch
RU2382734C2 (en) Method of preparing high-purity nanopowders and device to this end
WO2007075108A1 (en) Method for material local heat treatment and a device for carrying out said method (variants)
Groth et al. New innovations in diode laser cladding
US5677983A (en) Light beam heater with light source and reflector having two ellipsoidal sections and a truncated spherical surface there between
CN109954969B (en) Flexible switching method for laser deep melting welding and laser modification welding
CN107999963A (en) A kind of coaxial set composite of laser-melting electric arc
KR20010021906A (en) Device for the laser processing of materials
RU2185943C1 (en) Apparatus for light beam treatment of materials
CN106181001A (en) A kind of laminar flow plasma welding method and welder
EP0325583A1 (en) Laser sustained plasma torch and method for using same
RU75391U1 (en) PLASMOTRON FOR LASER-PLASMA COATING
Ayoola Study of fundamental laser material interaction parameters in solid and powder melting
US6013893A (en) Plasma burner with a fluid-cooled anode

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05857787

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1