А.Игнатов, генеральный директор ЗАО «ЛазерИнформСервис»,
заместитель директора Лазерного Регионального Северо-Западного Центра.
Лазерное излучение обеспечивает высокую концентрацию энергии, значительно превосходящую другие источники энергии, используемые для сварки [1,3,5,7]. Электронный луч, используемый в настоящее время для сварки ответственных конструкций, также обеспечивает высокую концентрацию энергии и является наиболее близким ЛС из традиционных способов сварки — по своим физическим, технологическим и металлургическим особенностям. Однако, ЭЛС осуществляется в вакуумных камерах, что необходимо для устойчивого проведения процесса сварки с глубоким проплавлением. Лазерная сварка принципиально отличается от электронно-лучевой тем, что в большинстве случаев не требует вакуумных камер, хотя при мощностях более 5-25 кВт использование местного вакуумирования позволило бы увеличить глубину ЛС в несколько раз и приблизиться к глубине проплавления ЭЛС. ЛС имеет, кроме того, преимущества перед ЭЛС – отсутствие сильного ионизирующего излучения и отсутствие влияния намагниченности заготовок на лазерный пучок, что позволяет его наводить на стык при сварке более точно [3-7].
Процесс лазерной сварки осуществляется на воздухе, а чаще — в среде защитных газов: Ar, He, CO2, N2 и др. Благодаря этому, лазерную сварку можно без проблем применять для соединения крупногабаритных металлоконструкций (что проблематично для ЭЛС) [1-7]. Лазерный луч, с помощью зеркальных оптических систем или по световоду, легко транспортируется и направляется в труднодоступные места. При этом обеспечивается надёжное и оперативное управление процессом лазерной сварки с регулируемыми энергетическими характеристиками. Лазерная сварка осуществляется в широком диапазоне режимов, обеспечивающих высокопроизводительный процесс соединения, различных металлов толщиной от нескольких микрон до десяти и более миллиметров (рис. 1-3).
 |
Рис. 1. Внешний вид лазерных сварных соединений и шлифов из труб диаметром 4 (а), 60 (б) и 300 мм (в) из стали 08Х18Н10Т (а, в) и ст 20 (б). Толщина стенки: а) 0,2мм, б) 3 мм и в) 12 мм. Сварка выполнялась авторами и по методике [11,19]. |
 |
Рис. 2. Макрошлифы сварных соединений: стыкового одностороннего (а), двухстороннего (б), с подваркой корня шва (в), углового (г), таврового (д),нахлёсточного (е), проплавного 3-х слойного (ж) из корпусной стали 09Г2С (а), высокопрочной стали 12ХН4МДА (б-г,ж), высоколегированной коррозионностойкой стали марки 08Х18Н10Т (д-ж). Сварка выполнялась на СО2-лазере “Ижора-М” [11,19]. |
 |
Рис. 3. Макрошлиф углового разностенного соединения из высокопрочной судокорпусной стали 12ХН4МДА + коррозионностойкая нержавеющая сталь марки 08Х18Н10Т. Сварка выполнялась на СО2-лазере “Ижора-М” [11,19]. |
На лазерный пучок практически не влияют магнитные поля свариваемых деталей (при углах наклона луча к свариваемым пластинам от 900 до 15–300), но при этом надо иметь ввиду, что магнитные поля воздействуют на плазменный факел, могут его отклонять и, соответственно, влиять на формирование сварных швов. Кроме того, вид защитного газа, используемого при сварке (при мощности излучения более 1-3 кВт) в основном и определяет теплофизические характеристики плазменного факела, его размеры, температуру и положение, и, соответственно, гидродинамику процесса и металлургические особенности, формирование сварного шва [11,14,16,18] (рис.2 г-е, 3).
Для сварки металлов используются твердотельные (в т.ч. волоконные) и газовые лазеры как периодического, так и непрерывного действия [2-8]. Лазерная сварка непрерывным излучением осуществляется на скоростях, в несколько раз превышающих традиционные методы сварки плавлением — порядка 50–200 и более м/час. Это условие экономически целесообразно не только благодаря высокой производительности процесса, но и вследствие малых затрат энергии, т.е. отношением мощности излучения к скорости сварки. Однако, при лазерной сварке импульсным излучением, скорость процесса значительно ниже, чем при сварке непрерывным излучением, и практически сопоставима со скоростями при традиционных методах сварки. Наиболее ярко выражена локальность процесса при лазерной сварке импульсным излучением [14].
Исследования эффективности лазерных технологий показали их основные преимущества перед иными видами сварки[1-24]:
— высокую производительность (цикл при автоматизированной загрузке и выгрузке деталей составляет 0,04 –- 4 мин при скорости сварки 40–1000 м / час и толщине свариваемого металла за один проход от долей миллиметра до 20 мм и более) и низкая трудоемкость (в 3 – 20 раз ниже традиционных способов сварки);
— возможность сварки самого широкого спектра марок сталей, сплавов и материалов: от высоколегированных, высокоуглеродистых марок стали до сплавов меди и титана, пластмасс, керамики, алмазов, стекла и разнородных соединений;
— высокое качество сварных соединений; во многих случаях механические свойства швов могут быть обеспечены на уровне свойств основного материала;
— минимальный нагрев деталей и деформации (в 3 – 5 раз ниже, чем при дуговой сварке; наиболее характерно для импульсно — периодических режимов);
— возможность сварки в труднодоступных местах и разных пространственных положениях с углом наклона лазерного пучка к поверхности детали до 15 – 300, сварка которых в ряде случаев невозможна традиционными способами (рис.2 г-е, 3);
— возможность сварки без изменения режима комбинированных изделий, с переменной толщиной в 3–5 и более раз (рис. 3);
-гибкость процесса, возможность быстрой автоматической программируемой и дистанционной перенастройки и переналадки на другие режимы, или технологические процессы;
-экономия электроэнергии и присадочных материалов;
-хорошие, комфортные условия труда, экологическая чистота.
 |
Рис. 4. Поперечный макрошлиф из коррозионностойкой стали 08Х18Н10Т. Сварка выполнялась на цилиндрическом образце, в гелии, «на подъём», на скорости сварки: 1) 46 мм/с , 2) 39 мм/с ,3) 32 мм/с, 4) 25 мм/с, 5) 18 мм/с, 6) 12 мм/с и 7) 6 мм/с. |
 |
Рис.5. Схема лазерной и лазерно-дуговой сварки излучением до 10-30 кВт, разработана авторами [11,19]: 1- лазерный пучок, 2 – свариваемое изделие, 3 – защитное комбинированное цилиндрические сопло для подачи гелия и гелиево-аргоновой смеси, 4 — защитные цилиндрические сопла для подачи только гелиево-аргоновой смеси, 5 – пористые керамические вставки-рассекатели, 6 – кронштейн для крепления сопел, 7 – плазменный факел с лицевой строны шва, 8 – плазменная “шуба” внутри парагазового канала, 9 – плазменный факел с наружной стороны шва (в случае защиты её аргоном), 10 — сварной шов, 11 – сварочная ванна, 12 – сварочная дуга (в случае использования её для лазерно-дуговой сварки), 13 – плавящийся (или неплавящийся электрод), 15 – усиление сварного шва. |
На рисунках 1-4 приведены макрошлифы и сварные образцы, сваренные автором данной статьи на СО2 – лазерах: Комета-2, Лантан-3 (в ЦНИИ КМ»Прометей») и главным образом – на 15-кВт-м СО2 – лазере – “Ижора-М” (в НИИЭФА им.Д.В.Ефремова). Данные исследования выполнялись в рамках государственных программ и производственных заданий (главным образом — в 80-90-х годах прошлого века) на НПО «ЦНИИТМАШ» (Москва -Ленинград) и ПО «Ижорский завод», в ЦНИИ КМ «ПРОМЕТЕЙ» и НИИЭФА им.Д.В.Ефремова, ЦНИИТС (все — СПб) и выполняются по инициативе автора данной статьи и в рамках договорных работ – по настоящее время.
В настоящей работе основное внимание уделено сварке разных классов излучением мощных СО2 – лазеров (до 12–30 кВт). Данный опыт достаточно уникален и дорогостоящ и может представлять несомненный интерес для специалистов, занимающихся сварочным производством. Сварку, на указанных выше сталях, со сквозным проплавлением, выполняли горизонтальным пучком 15-кВт-го СО2 – лазера – “Ижора-М” и 30 – кВт-го СО2 – лазера «Титан» (разработки и производства НИИЭФА им.Д.В.Ефремова) перемещением образцов сверху вниз со скоростью V св = 10–20 мм/c (т.е. осуществляли сварку вертикальных швов “на подъём“), при q 0,5 = 3,8–4,2 МВт/см2 ( 9–10,5 кВт) по схеме, приведённой на рисунке 5. Где: q 0,5 — средняя мощность по эффективному диаметру пучка, ограничивающему 50% полной подводимой к образцу лучевой мощности. Выполняли сварку также и перемещением образцов в горизонтальном направлении, тоже горизонтальным пучком. Лазерный пучок оптической системой типа Кассегрен фокусировался на поверхности заготовки, расплавлял металл в зоне воздействия, образуя при этом глубокий парогазовый канал (при мощности до 10,5 кВт и скорости сварки 10–20 мм/с, в гелиевой среде).
При проведении экспериментов и исследований использовали оптические устройства и средства измерения, оснастку — разработки Скрипченко А.И. (последние 10 лет он возглавляет лабораторию «ЛазерСофт»).Для сварки использовали, как правило, плоские образцы, размером: 12–15 х 50 – 120 х 240 мм, фрезерованные с чистотой обработки 40 – RZ< 160 и собранные на прихватках, встык, без зазора (после их протирки ветошью, смоченной в ацетоне) (рис.6,7), или точёные цилиндрические образцы диаметром до 300 мм и толщиной стенки до 12 мм. Глубина проплавления, как правило, составляла 1–1,3 мм / кВт лучевой мощности. Скорость выбиралась минимальная, чтобы обеспечить максимальное проплавление при удовлетворительном формировании шва, поскольку надо было сварить сталь толщиной 12 мм (для механических стандартных испытаний), а максимальную мощность СО2-лазер «Ижора-М» обеспечивал только до 10,5 кВт, и редко, нестабильно – до 12 кВт.
 |
Рис. 6. Внешний вид стыкового сварного соединения (а) и макрошлифа (б) из стали 22К толщиной 12 мм. Сварка выполнялась на СО2-лазере “Ижора-М” [11,19]. Режим сварки: Р = 9 кВт, Vсв = 55 м/час,гелий,DF= 0. |
 |
Рис.7. Сварное соединение (а) и поперечный макрошлиф (б) из стали 08Х18Н10Т толщиной 12 мм. Р = 10,5 кВт, Vсв = 12 мм/с, гелий, DF = 0. Сварка выполнялась авторами и по методике [11,19] |
 |
Рис. 8. Макрошлифы и внешний вид поверхности обратного валика сварных швов, выполненных а) без его защиты, б) с защитой гелием и в) аргоном. Сталь марки 08Х18Н10Т толщиной 10 мм (а,б) и 12 мм. Сварка выполнялась по технологии [11,19]. |
Для лазеров (зарубежных и некоторых отечественных) — с более качественным излучением (в первую очередь — для моды ТЕМ00) — глубина проплавления, как правило, достигает 1,3–2,0 мм / кВт.
Скорость сварки, как правило, выбирается не менее 10 мм/с. Защита сварного шва осуществляется с одной или с двух сторон гелием или гелиево-аргоновой смесью. С обратной стороны рекомендуется (особенно для высоколегированных сталей типа 08Х18Н10Т) поддувать аргон или азот, которые существенно улучшают формирование за счёт образования плазменного факела и с обратной стороны [11] (т.е. плазменный факел в этом случае горит с лицевой стороны, внутри канала, и с обратной стороны шва) (рис.5,8,10).
 |
Рис. 9. Термограммы прошедшего через металл излучения, полученные на расстоянии 200 мм от точки фокуса при мощности пучка 8 кВт и скорости сварки 6 мм/с (а), 12 мм/с (б), 20 мм/с (в) для разных значений приведённой толщины металла (приведенная толщина металла равна отношению толщины проплавляемого образца d к максимальному значению глубины проплавления Н). ; |
 |
Рис. 10. Схема физической модели процесса лазерной и лазерно-дуговой сварки [5,7]: 1- лазерный пучок ЛИ, 2 — свариваемое изделие, 3 — защитное сопло для подачи гелия и гелиево-аргоновой смеси, 4 — плазменный факел с лицевой стороны шва (точечный тепловой источник), 5 — плазменная «шуба» внутри парогазового канала (линейно распределённый тепловой источник), 6 — плазменный факел с наружной стороны шва (в случае защиты её аргоном, точечный тепловой источник), 7 — сварной шов, 8 — сварочная ванна, 9 — сварочная дуга (в случае использования её для лазерно-дуговой сварки, точечный тепловой источник), 10 — плавящийся (или неплавящийся электрод), 11 — выпуклость сварного шва с лицевой стороны, 12 — выпуклость сварного шва с обратной стороны, 13 — выходящее лазерное излучение. |
 |
Рис.11. Макрошлифы образцов сварных соединений для гидродинамических исследований: высоколегированная лента из 08Х18Н10Т (на фото тёмная полоса), приваренная с 2-х сторон к клиновому образцу (а) и проваренная между двумя клиньями (б) из углеродистой стали (светлые полосы шлифа) лазерными проплавными швами, соответственно, на разной глубине. |
При лазерной и лазерно-дуговой сварке с присадочным материалом, используемыми для целей легирования металла шва или снижения требований по точности сборки, применяют порошок или тонкую проволоку диаметром 0,8 – 1,2 мм и менее. При этом необходимо обеспечить точную подачу проволоки в зону плавления. Лазерная сварка с глубоким проплавлением осуществляется в большинстве случаев с защитой шва, подбираемой соответствующим образом в зависимости от свариваемого материала. Сварка деталей малых толщин из низкоуглеродистой стали и некоторых других материалов может выполняться без дополнительной защиты зоны сварки, что значительно упрощает технологический процесс.
При сварке низко- и среднелегированных швов защита корня шва необязательна. Она нужна, в основном, при сварке высоколегированных сталей, титановых и алюминиевых сплавов, или для улучшения формирования обратного валика шва (рис.8) по технологии, приведённой в работе [11] и защищённой авторским свидетельством [19].
Для получения качественных сварных швов, как показано в [11,13], предпочтительна сварка со сквозным проплавлением (для исключения корневых дефектов), а для исключения пор в корневой части, рекомендуется обеспечивать превышение мощности излучения на 15–30% (необходимой для проплавления), при этом ширина обратного валика должна быть 0,8–1,5 мм (при условии точности сборки и перемещения изделия или лазерной головки – не хуже 0,3–0,5 мм). Скорость сварки при излучении порядка 10-20 кВт должна быть не менее 12–20 мм/с, а также должна обеспечиваться гелиево-аргоновая защита и фокусировка на поверхности образца.
Нагрев и расплавление стенок канала в этом случае происходит за счёт плазменного точечного источника в верхней части и распределённого линейного плазменного источника (”плазменной шубы”) в его средней и корневой частях (рис.10). В случае поддувания с обратной стороны шва аргона имеет место точечный плазменный источник нагрева и со стороны корневой его части. При лазерно-дуговом процессе добавляется ещё один точечный источник нагрева, что очень усложняет проблему расчётов и моделирования для исследователей, особенно, если учесть и большое количество других факторов влияния на физику процесса (рис.5, 9,10). Эксперименты, приведенные авторами [11,19] на десятках клиновых образцов и пластинах, сварных соединениях показали, что в стационарном, установившемся процессе взаимодействия лазерного пучка с металлом образуется и поддерживается парогазовый канал – воронка, с диаметром до 1-2 мм в его средней части (рис. 5, 10).
Давлением паров расплавленный металл удерживается на стенках канала, с некоторым перемещением вниз в верхней части и вверх в нижней части – и весь металл переносится в хвост ванны (рис.10, 11). При этом, при низкой скорости сварки, расплавленный металл может закрывать частично или полностью этот канал, и, соответственно проход лучу. В этом случае происходит «взрывное вскипание» и испарение неметаллических включений в металле, и образуются поры. При нестабильном переносе металла ширина средней части шва может колебаться до 50-100 %.
Как показано на рисунке 9, лазерный пучок при сквозном проплавлении и величине проходящей мощности более 10–25 % — сохраняет все свои характерные особенности по распределению плотности. И только при уменьшении доли проходящей мощности до 10 % и менее, происходит перекрытие пути прохождения лазерного пучка через канал в его нижней части и происходит размывание его характерных особенностей, т.е. начинается процесс переотражения луча в корневой его части.
Прямое взаимодействие лазерного пучка с металлом очень вредно с технологической точки зрения – вызывает поры (при сквозном проплавлении) или корневые дефекты (при несквозном проплавлении). Модели «переотражения в парогазовом канале» многих исследователей [22-24] в 70-80-х годах прошлого столетия были неточны, имели отношение только к частному случаю физики процесса лазерной сварки в корневой части шва и при диаметре канала меньше критического [5,7]. Для обеспечения качественных сварных швов необходимо обеспечивать стабильный перенос металла из канала в хвост ванны, без прямого взаимодействия с пучком, т.е без механизма переотражения в центральной его части.
Широко известно, что при мощности излучения более 1 – 2 кВт (сварка в непрерывном режиме генерации излучения) лазерная плазма снижает пропускную способность. На рисунке 14 приведены зависимости глубины проплавления от вида защитных сред. Проблемы с подавлением плазмы возникают, как правило, в аргоне и на воздухе при Р более 1–3 кВт, в азоте и двуокиси углерода — при Р более 7–9 кВт, в гелии – при Р более 20–25 кВт.
 |
Рис.12. Внешний вид сварочной ванны при резком выключении лазерного пучка с лицевой стороны (а) и с обратной стороны (б) шва на стали 12ХН4МДА, при проплавлении пластины толщиной 12 мм на мощности 10,5 кВт и скорости сварки: 10 мм/с. |
 |
Рис.13. Продольные осевые макрошлифы сварных швов, вырезанные по центру кратера, при резком выключении мощности излучения: а) со сквозным проплавлением, d = 12 мм, сталь 22 К, защитный газ — гелий, Р = 10 кВт, Vсв = 12 мм/с,б) без сквозного проплавления, d = 20 мм, сталь 09Г2С, защитный газ – СО2, Р = 8 кВт, Vсв = 12 мм/с. |
 |
Рис. 14. Зависимости глубины проплавления Н при лазерной сварке в различных защитных средах при изменении мощности Р. Сварка выполнялась: 1 – в аргоне, 2 — на воздухе, без защиты, 3,4 – в двуокиси углерода и азоте, 5 – в гелии. |
При мощности излучения до 1 – 2 кВт можно использовать для защиты сварного шва от атмосферного воздействия более дешевый газ, подходящий по технологическим и металлургическим соображениям, например — Ar , а при мощностях до 8 кВт — N 2, CO2 . При увеличении мощности до 2–7 кВт могут применяться лазерные головки с соляными линзами, встроенными в головку, но в связи с увеличением размеров сварочной ванны возникает необходимость в увеличении диаметра сопла.
При мощностях более 3–5 кВт используются, как правило, зеркальные системы. Кроме того, использование чистого аргона становится невозможным, поскольку лазерная плазма не позволяет увеличить глубину проплавления более 1 – 3 мм, несмотря на производимое увеличение мощности, т.е. образуется оптический разряд в газе. В интервале мощности лазерного излучения до 7—8 кВт, возможно использование N2 , CO2 или могут быть использованы смеси газов на основе гелия, с добавлением Ar , N 2 , CO2 . Смеси, как правило, более предпочтительны, поскольку позволяют добиться лучшего формирования шва, без подрезов. В случае применения коаксиальной конструкции сопла — необходимо использовать принудительное охлаждение. При увеличении мощности лазерного излучения свыше 7–8 кВт глубина проплавления в среде N 2 и СО2 не увеличивается из-за экранирующего воздействия плазмы, поэтому при сварке лазерным излучением мощностью 7–11 кВт чаще всего применяют гелий, или смеси на его основе. При Р более 20–25 кВт должны предприниматься дополнительные меры для подавления плазмообразования, чтобы добиваться повышения глубины проплавления, с увеличением мощности излучения. Одним из таких способов может быть — использование местного низкого вакуумирования, хотя экономически это и не очень привлекательно.
При конструировании защитных устройств и лазерных головок для мощности приблизительно 10 кВт, следует учитывать, что высота плазменного факела над поверхностью сварочной ванны составляет приблизительно 45 и 55 мм (в гелии), соответственно, для мощности 8–10 кВт и 11–13 кВт. Попытка применения цилиндрических сопел с аксиальным расположением при сварке с излучением 5–10 кВт привела к увеличению диаметра сопла до @36 мм и расходов гелия до 80 л/мин, что по экономическим соображениям нецелесообразно. Использование для рассмотренного уровня мощности специальных защитных устройств конструкции Явно Э. И. (рис.5) позволило устранить указанный недостаток.
Дальнейшее повышение мощности, свыше 15–25 кВт, приводит к усилению процессов экранирования излучения и интенсификации процессов плазмообразования, увеличение глубины проплавления свыше 25 мм вызывает серьезные трудности. Именно по причине поиска путем повышения эффективности процесса лазерной сварки, исследователи были вынуждены пойти на использование вакуумных камер. Использование для лазерной сварки камер с контролируемой атмосферой значительно расширяет технологические возможности, особенно, если учитывать то, что достаточно низкий вакуум (1–100 Тор) дает значительное повышение глубины проплавления. Применение камер с контролируемой атмосферой может быть также эффективно применено для поверхностного легирования металлов из газовой фазы.
Другим направлением в повышении процесса эффективности лазерной сварки, снижения отрицательного влияния лазерной плазмы, является временное модулирование мощности лазерного излучения. Одним из способов получения временного модулирования мощности лазерного излучения может являться способ перекрывания трассы луча вращающимися отражающими секторными элементами. Отмечается, что средние удельные затраты энергии на единицу площади стыка находятся примерно на одном уровне с непрерывным режимом. Это объясняется большой скважностью, меньшей скоростью процесса, большими конвективными и радиационными потерями на теплопроводность в долговременном плане.
Импульсно-периодический режим (ИПР) по сравнению с непрерывным обладает значительно большей термической эффективностью процесса проплавления, т.е. более полным использованием энергии луча. Однако проявляется это во временном масштабе импульса излучения, а поскольку при таком режиме сложнее добиться качественного формирования обратной стороны шва, хотя бы с небольшим перекрытием — нахлёстом сварных точек, то непрерывный режим (или близкий к нему) при сварке является более предпочтительным, поскольку обеспечивает более гарантированный провар и качество сварных соединений (рис.15).
Таким образом, временное модулирование мощности целесообразно применять при прецизионной лазерной сварке, а также в тех случаях, когда необходимо ограничивать нагрев изделия по конструктивным или технологическим соображениям, а также использовать для регулирования тепловложения и управления процессом переноса жидкого металла из парогазового канала в хвостовую часть сварочной ванны. В этом случае имеет большое значение не только частота следования импульсов, скважность, пиковая и средняя мощность излучения, но и крутизна, характер переднего и заднего фронтов импульсов, соотношение их величины, (рис.16).Таким образом, временная модуляция лазерного излучения при сварке значительно расширяет технологические возможности, и, особенно необходима при сварке цветных металлов, сплавов меди и алюминия, а также при решении сложных технологических задач.
 |
Рис.15. Обратная сторона сварного шва при сварке в непрерывном (а, б) и в импульсно-периодическом режимах (в, г, д) на стыковых плоских (а, в, г, д) и кольцевом (б) соединениях, на стали 12ХН4МДА (а, в, г, д) и титановым сплаве (б): а, б – удовлетворительное и качественное формирование обратной стороны сварных швов, в, г, д – дефекты сварных швов, вызванные низкой средней мощностью ИПР (в), нестабильной средней мощностью (г), одновременно нестабильной средней мощностью лазерного излучения и смещением луча относительно стыка (д). |
 |
Рис.16. Примеры модуляции мощности лазерного излучения с заданными передним и задним фронтами сварочного импульса (1) и введением дополнительных импульсов: 2) предварительного и 3) последующих. |
 |
Рис. 17. Лицевая поверхность сварных швов на низколегированной стали, выполненных в гелии (а), в азоте (б), в двуокиси углерода (в) при мощности излучения 8 кВт и скорости сварки 20 (1), 16 (2), 12 (3) мм/c. Сварка выполнялась авторами [11,19]. |
При выборе защитного газа, гелиевая среда (или смеси на его основе) является более предпочтительной, не только с точки зрения обеспечения максимального проплавления, но и для обеспечения более качественного формирования сварного шва (рис.17). С точки зрения обеспечения экономичности и технологичности, качественного формирования сварных швов без подрезов с нужной формой и величиной усиления исследователи применяют газовые смеси из 2-3 и более компонентов.
Результаты исследований влияния воздействия мощного лазерного излучения на свойства сварных соединений при сварке сталей разных классов: судокорпусной 09Г2С, углеродистой котельной 22К, теплоустойчивой низколегированной 10ГН2МФА, коррозионностойкой высоколегированной 08Х18Н10Т, высокопрочной среднелегированной стали 12ХН4МДА — представляют особый интерес, поскольку такие литературные данные разрозненны, относятся к различному оборудованию или разным условиям сварки.
Воздействие лазерного излучения характеризуется высокой степенью локализации, что, соответственно, определяет ряд особенностей свойств сварных соединений.
Продолжение обзора, в котором обсуждаются результаты механических испытаний и металлографических исследований сварных соединений, будет опубликовано позднее.
ЛИТЕРАТУРА.
1. Дж. Рэди. Действие мощного лазерного излучения – М.: Мир, 1974, 468 с.
2. А.Г. Игнатов. Работы по лазерной сварке энергомашиностроительных и судостроительных сталей и сплавов больших толщин в России и за рубежом. Лазер-Информ. – М.: ЛАС, 1998, 148-149, с.10-13.
3.А.Г. Игнатов, Козлов А.В., Скрипченко А.И.и др. Лазерное технологическое оборудование для обработки материалов. – Л.: ЦНИИ РУМБ. 1988,118 с.
4.А.Г. Игнатов, Суздалев И.В. Состояние и перспективы применения лазерного технологического оборудования – Судостроительная промышленность. Серия: Сварка, 1989, вып.7, С.3-18.
5.А.Г.Игнатов, А.И.Скрипченко, В.И.Лукьянов, и др.Лазерное технологическое оборудование для обработки материалов в СССР и за рубежом . Обзор – Л.:ЛазерИнформ, 1989225 с.
6. А.Г. Игнатов, В.Д.Горбач, А.А.Васильев и др. Опыт использования лазерных технологий в судостроении / О.Г.Соколов, В.М.Левшаков, В.Л.Чабан.– Судостроение, N1, 2000, c.49-53.
7. А.Г.Игнатов, А.И.Скрипченко. Лазерное технологическое оборудование для обработки материалов. Технологические особенности и эффективность применения. Обзор – СПб: ЛазерИнформСервис, 2005, 331с.
8. D.Rassel. СО2– лазеры в судостроении. Лазер-Информ. – М.: ЛАС, 1997, N127,c.4-7.
9. J.Weber. Laser Offers Key Economies in Heavy Section Welding – Welding Journal, 1983,N 2, p.23-26.
10. Н.Г.Басов, С.Г.Горный, В.А.Данилычев и др. Физический механизм глубокого проплавления при лазерной сварке металлов. – Письма в ЖТФ, 1985,11, № 21, c.1337-1341.
11. А.Г.Игнатов, А.В.Козлов, А.И.Скрипченко и др.Лазерная сварка со сквозным проплавлением сталей различных классов. – Автоматическая сварка, 1987, N9, c.26-29.
12. А.Г.Игнатов, Ю.Я.Усанов. Анализ технологии лазерной резки и сварки излучением большой мощности. Экспертная оценка качества излучения и узлов технологической оснастки, оптической системы ЛТК “Исеть”– СПб.: ЛИЦ МНТ ГКНТ, 1991, 163 с.
13. А.Г. Игнатов, А.И.Скрипченко. О качестве сварных швов, выполненных лазерным лучом на энергомашиностроительных сталях. Внедрение высокоэффективных технологических процессов с применением лазеров в промышленности при реализации программы “Интенсификация-90”: Материалы краткосрочного семинара 9-10 декабря. – Л.:ЛДНТП. 1986. c.31-35.
14. Р.В.Арутюнян, Г.А.Баранов, Л.А.Большаков и др. Закономерности импульсно-периодических режимов глубокого проплавления металлов лазерным излучением. Препринт ИАЭ № 4137/16. –М.:ИАЭ им.Курчатова. 1985 19 с.
15. А.И. Скрипченко, А.В. Сурков. Выбор оптимальных параметров лазерного пучка для лазерной сварки – Автоматическая сварка, 1983, № 2, c.45-48.
16. А.И. Скрипченко, А.В.Сурков. Проплавляющая способность концентрированного лазерного луча – Сварочное производство,1984, № 5.
17. Саяпин В.П., Антонова Г.Ф., Косырев Ф.К. Влияние сканирования лазерного луча на геометрию сварного шва при глубоком проплавлении.– Физика и химия обработки материалов, 1997, № 1, c.68-71.
18. А.Г.Игнатов, В.А.Игнатов, А.В.Козлов и др. Проплавление металлов непрерывным излучением СО2 – лазера. – Судостроительная промышленность. Серия “Сварка”,1987, Вып.3, c.3-19.
19. А.В.Сурков, А.Г.Игнатов, А.И.Скрипченко и др. А.С.1262837, СССР, МКИ В 23 К 26/00. Способ лазерной сварки. – Приоритет от 05.02.1985 г.
20. А.В.Козлов, А.И.Скрипченко, А.Г.Игнатов и др. Технический отчёт по теме И-2-1166. – Л.: ЦНИИ КМ ПРОМЕТЕЙ. 1987 , 192 с.
21. D.T. Swift-Hook, A.E Gick. Penetration Welding with Lasers – Welding Journal, 1973, 52, N 11.- p.492S-499S.
22. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. – М.: Машиностроение,1989, с.304.
23. Лопота В.А. Исследование сварочных характеристик мощного лазерного луча. Автореферат диссертации на соискание степени. к.т.н. – Л.: ЛПИ, 1981,16 с.
24. Arata Y. Fundamental characteristics of high energy density beams in material processing – Laser in materials processing: ICALEO’86, 10-13 Nov., 1986, p.213-223.
