40
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
Проведенные исследования критических значений плотности
мощности начала проплавления алюминиевого сплава при сварке из-
лучением СО
2
-
и волоконного лазеров представлены на рис. 4,
а
.
Плотность мощности волоконного лазера, необходимая для начала
плавления излучением, в 2 раза ниже плотности мощности СО
2
-
лазера. Это связано с большим начальным коэффициентом поглоще-
ния алюминием длины волны излучения волоконного лазера.
Результаты определения эффективного, термического и полного
КПД процесса проплавления сплава АМг6 при скорости 2,0 м/мин
излучением волоконного и СО
2
-
лазеров приведены на рис. 4,
б
—
г
.
Эффективный КПД (см. рис. 4,
б
)
при воздействии излучения во-
локонного лазера в диапазоне значений мощности, не превышающих
значение критической плотности мощности, несколько выше, чем у
СО
2
-
лазера. Однако в закритической области, когда достигается пол-
ное проплавление, эффективные КПД волоконного и СО
2
-
лазера со-
поставимы
(
∼
62 %).
Термический КПД в случае обработки волоконным лазером при
превышении критических значений плотности мощности значитель-
но увеличивается и приближается к теоретически максимально воз-
можному КПД (см. рис. 4,
в
).
Значения термического КПД при сварке
волоконным лазером больше соответствующих значений, получен-
ных при сварке сплава СО
2
-
лазером, на 60 %.
Полный КПД процесса (см. рис. 4,
г
)
при обработке волоконным
лазером равен 30 %, что в 1,5 раза выше КПД при обработке СО
2
-
лазером. Такое повышение эффективности проплавления алюминия
волоконным лазером в закритической области свидетельствует о су-
щественном уменьшении оттока теплоты из ванны расплава при
формировании канала проплавления, связанным с более узкой фор-
мой канала, а также с более эффективным поглощением излучения в
канале проплавления.
Кроме энергетических особенностей взаимодействия лазерного
излучения с алюминиевыми сплавами, существенное значение имеют
технологические особенности.
На качество соединения влияние оказывает подготовка сваривае-
мых кромок перед сваркой. Наилучшие результаты получены при со-
блюдении определенной последовательности операций обработки
стыкуемых поверхностей:
—
тщательное удаление жировой смазки, которой покрыты по-
луфабрикаты при консервации. Торцы свариваемых кромок обраба-
тывают механически на фрезерных станках. Оксидную пленку, нахо-
дящуюся под жировой смазкой, удаляют на ширине 25…30 мм по
всей длине соединения травлением в растворе NаОN (50 г на 1 л во-
ды) с последующим осветлением в 30 %-ном растворе НNО
3
;
—
тщательная промывка в горячей воде. Протравленная поверх-
ность сохраняет свойства в течение 3—4 дней;
—
зачистка соединяемых поверхностей шабером до блеска непо-
средственно перед сваркой.