184
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
на температуру плазмы не так сильно, как при сварке малых толщин
металла. Попытки увеличить интенсивность лазерного излучения более
(6 …10)
⋅
10
6
Вт/см
2
приводят к активизации процесса поглощения ла-
зерного излучения плазмой, разбрызгиванию жидкого металла из сва-
рочной каверны, при возрастании температуры плазмы в каверне глу-
бина проплавления металла уменьшается. Диапазон значений порого-
вой температуры плазмы каверны является примерно 16 000…22 000 K.
При таких значениях температуры плазмы каверны процесс проплавле-
ния углеродистой стали прекращается. Сварочная каверна исчезает,
плазма горит над поверхностью металла и бóльшая часть подведенной
энергии лазера поглощается плазмой (рис. 3). Следует отметить, что при
воздействии на плазму каверны, которая выступает над свариваемой
поверхностью металла примерно на 2…3 мм, тонкой струей газа,
например гелия, происходит охлаждение плазмы каверны не только в
верхней части но и по всему каналу каверны. Это обусловлено тем, что
скорость распространения температуры в плазме в режиме светового
горения, возникающей при интенсивности
I
= (0,1...10)
⋅
10
6
Вт/см
2
,
со-
ставляет 1…100 м/с. Вследствие этого плазма каверны активно охла-
ждается, становится более прозрачной для луча, и процесс сварки про-
текает с более глубоким проплавлением. При этом важно не допускать
кипение металла в сварочной каверне, которое приводит к его разбрыз-
гиванию и ухудшению формирования сварного шва, появлению пор,
подрезов и т. д.
а б
Рис. 3. Процесс образования плазмы при лазерной сварке в среде арго-
на (
а
)
при интенсивности лазерного излучения около 2
⋅
10
6
Вт/см
2
,
и
характер формирования сварного шва (
б
) (5
кВт, 1 м/мин, расход арго-
на 17 л/мин) при интенсивности лазерного излучения приблизительно
10
7
Вт/см
2