ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
181
УДК 621.791.72:621.375.826
А.Г. Г р и г о р ь я н ц , А.Н. Г р е з е в , Н.В. Г р е з е в
ЛАЗЕРНАЯ СВАРКА СТАЛЕЙ
БОЛЬШИХ ТОЛЩИН С ПРИМЕНЕНИЕМ
МОЩНЫХ ОПТОВОЛОКОННЫХ И СО
2
-
ЛАЗЕРОВ
Приведены экспериментальные данные по физике взаимодействия ла-
зерного излучения с плазмой, сопровождающей процесс лазерной
сварки, для двух типов лазеров: оптоволоконных и СО
2
-
лазеров.
Описаны условия, при которых процесс сварки протекает наиболее
эффективно. Показано влияние интенсивности лазерного излучения,
скорости сварки, а также марки металла на эффективность про-
цесса сварки. Рассмотрены конкретные примеры характера проплав-
ления металла и свойства сварных соединений.
E-mail:
mt12@bmstu.ru
Ключевые слова
:
лазеры, лазерная сварка, интенсивность излучения,
плазма, сварочная ванна, стали, сварной шов, механические свойства.
За последние 30 лет лазерные технологии прошли путь от лабо-
раторных экспериментальных работ до промышленного применения.
В настоящее время десятки тысяч единиц лазерного оборудования
работают на промышленных предприятиях. В основном используют-
ся такие технологические процессы, как лазерная маркировка и ла-
зерная резка. Лазерная сварка металлов также занимает достойное
место по применению в различных производственных отраслях,
например, отработанные технологические процессы сварки шестерен
коробки передач автомобилей ЗИЛ и ВАЗ, изготовляемых из сталей
12
Х2Н4А, 18ХГТ (рис. 1,
а
).
При этом достоинства лазерной сварки
как прецизионного процесса были подтверждены экспериментально:
получены практически нулевые остаточные послесварочные откло-
нения размеров от заданных значений, указанных на чертежах ше-
стерни. Показатели механических свойств сварных соединений нахо-
дились на уровне основного металла. Рассмотренная технология
внедрена на ОАО «АВТОВАЗ» в 1992 г.
Еще одно важнейшее направление эффективного применения ла-
зерной технологии — сварка коррозионно-стойких труб (рис. 1,
б
),
которая позволила повысить производительность сварки в 10 раз по
сравнению с производительностью аргонодуговой сварки. Результа-
ты испытаний лазерных сварных соединений из сталей 08Х18Н10Т,
08
Х18Т1, 08Х18Н10 по механическим показателям и коррозионной
стойкости находились на уровне основного металла. Такая техноло-
гия внедрена на ОАО «Интерпайп. Новомосковский трубный завод»
(
Украина).
Однако до настоящего времени лазерная сварка металлов толщи-
ной 12…100 мм, выполняемая лазерами мощностью в несколько де-
сятков киловатт, является проблематичной. Это связано с недоста-