В статье представлены результаты исследования, посвящённого оценке качества сварных соединений, выполненных из алюминиевых сплавов с использованием ручной лазерной сварки. Исследование проводилось с применением аппарата LightWELD 1500. Объектами сварки являлись различные типы швов (стыковые, угловые, торцевые и тавровые) с толщиной материала 2 и 3 миллиметра. Целью исследования было определение эффективности ручной лазерной сварки для тонкостенных алюминиевых конструкций и её сравнение с традиционными методами сварки.
Введение
Лазерная сварка, благодаря своей высокой точности и эффективности, нашла широкое применение в различных отраслях промышленности. Лазерные системы позволяют осуществлять сварку материалов различной толщины и конфигурации, включая использование защитных газовых сред, осцилляцию лазерного луча, применение присадочной проволоки, сварку в вакууме и другие методы.
Одним из ключевых преимуществ лазерной сварки является возможность детальной настройки параметров процесса, таких как размер сварочной зоны, форма и глубина проплавления. Лазерные установки могут работать с высокой скоростью, варьирующейся от 0,3 до 30 метров в минуту, что делает их универсальным инструментом для различных производственных задач.
Традиционно лазерная сварка осуществляется на автоматизированных установках, однако для небольших партий изделий или при необходимости выполнения сложных сварочных работ с высокой степенью детализации, применение ручной лазерной сварки становится экономически целесообразным. Ранее ручная лазерная сварка представляла определённые трудности, связанные с требованиями безопасности и необходимостью строгого контроля параметров процесса. Однако в 2023 году компания «ИРЭ-Полюс» представила новую модель аппарата LightWELD 1500, которая значительно упрощает выполнение ручной лазерной сварки, делая её более доступной и удобной.
Экспериментальная часть
Исследование проводилось на образцах из алюминиевых сплавов АМг2М и АМг3М с толщиной 2 и 3 миллиметра. Объектами сварки служили плоские пластины, кромки которых были подготовлены различными методами: фрезеровка, лазерная резка, химическая обработка и лазерная очистка. Для предотвращения окисления сварных соединений использовалась защитная среда аргона.
Сварка выполнялась как без применения присадочной проволоки, так и с её использованием. Скорость подачи присадочной проволоки варьировалась в зависимости от требований к качеству сварного соединения. В процессе исследования осуществлялся мониторинг параметров сварки и оценка качества полученных швов.
Результаты и обсуждение
В ходе исследования было установлено, что использование колебаний лазерного луча с частотой 200–300 Гц и амплитудой 1–1,5 мм способствует снижению пористости сварных соединений и улучшению их качества. Применение присадочной проволоки позволяет компенсировать потери материала в процессе сварки и повысить прочность сварного соединения.
Метод фрезеровки кромок продемонстрировал наибольшую эффективность в снижении пористости сварных швов. Однако лазерная очистка также показала высокую результативность и может служить альтернативой химическому травлению.
Кроме того, было выявлено, что снижение энергозатрат на процесс сварки приводит к уменьшению количества пор в сварном шве. Успешное выполнение сварки сложной конструкции из алюминия толщиной 3 миллиметра подтвердило, что ручная лазерная сварка является эффективным методом для создания тонкостенных и сложных изделий.
Выводы
Результаты исследования свидетельствуют о высокой эффективности ручной лазерной сварки алюминиевых сплавов. Применение различных методов подготовки кромок, использование колебаний лазерного луча и присадочной проволоки позволяет получать качественные сварные соединения. Ручная лазерная сварка может быть рекомендована для широкого применения в промышленности, особенно в случаях, когда требуется высокая точность и качество сварных швов при минимальных затратах на производство.
