Лазерная сварка

 

3.3. Подбор лазерной головы

Выбор лазерной головы осуществлялся на основе выбранных параметров фокусирующей линзы и мощности лазерного излучения. В разрабатываемой технологиифокусирующая линза должна иметь возможность пропускания лазерного излучения мощностью 8000 Вт на фокусном расстоянии 200мм. Также необходимым требованием является совместимость лазерной головы с генератором излучения. Эта совместимость определяется диаметром оптоволокна, с помощью которого происходит соединение головы с генератором. Так же на голове расположен модуль для подачи защитного газа.

Всем этим требованиям удовлетворяет лазерная голова фирмы Highyag модель LaserProcessingHead BIMO (Рисунок 3.3.1).

Рисунок 3.3.1.ЛазернаяголоваLaserProcessingHeadBIMO[5].

Технические характеристики лазерной головы приведены в таблице 4.

Таблица 4. Технические характеристики лазерной головыHighyagLaserProcessingHead BIMO

Фокусное расстояние, мм	200
Максимальная лазерная мощность, кВт	6-200
Длина волны, нм	900-1060
Диаметр оптического волокна, мкм	10-1000
Потери	3%

 

3.4. Крепление для лазерной головы

Для крепления лазерной головы используется док-станция(рисунок 3.3.1)поставляемая фирмой Highyag в виде дополнительного модуля к лазерной голове.

Рисунок 3.4.1.HighyagДок-станция[6].

3.5. Выбор технологической оснастки

В качестве технологической оснастки используется стол с вращательной системойProArc PT-102и трехкулачковый самоцентрирующийся патрон. Выбор данной оснастки осуществлялся с учетом размеров и массы зажимаемой детали, а также необходимой скоростью вращения6 об/мин. Характеристики вращателя представлены в таблице 5. Для закрепления детали во вращателе необходимо предварительно сделать прихватки в количестве четырех штук (параметры режима сварки для прихваток см. в Приложении).

В комплект к вращателю компания ProArc предлагает различные дополнительные модули. Из необходимых нужно выбрать сварочный стол, направляющие длиной 1200мм и заднюю бабку;

Таблица 5. Технические характеристики ProArc PT-102

Вес вращателя, кг	35
Скорость вращения, об/мин	0,55 - 16
Максимальный удерживаемый вес, кг	100
Размеры(длина|ширина|высота)	390|340|170

 

Заключение

В ходе работы были рассчитаны оптимальные параметры лазерного излучения для сварки двух труб диаметром 50 мм и толщиной 8 мм встык. Подбор параметров осуществлялся с помощью программы LaserCAD, в которой, изменяя параметры лазерного излучения моделировали вид каверны. Основныепараметры, полученные при компьютерном моделировании:

• Мощность лазерного излучения 7 кВт;
• Скорость сварки 1,5 см/с;
• Фокусное расстояние 200 мм;
• Длина волны 1,06 мкм.

По рассчитанным параметрам было подобрано оборудование и оснастка для реализации технологического процесса сварки двух труб. Сварная установка состоит из:

• Лазерный излучатель ЛС-8;охлаждающая система RIEDEL SC 71;
• Лазерная голова с системой подачи защитного газа highyagLaserProcessingHead BIMO и док-станция;
• Стол с поворотным механизмом ProArc PT-101 D L 12.

Список использованных источников

1. Григорьянц А.Г. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн.5 Л17 Лазерная сварка металлов: Учеб. Пособие для вузов.– М.:Высш. Шк., 1988 – 207 с.
2. Лазерная сварка, [Электронный ресурс], http://www.svarkainfo.ru/rus/technology/laser/laser.php(дата обращения: 13.12.2013).
3. Оптические компоненты и системы, [Электронный ресурс], http://www.oco.ru/catalog/p25/(дата обращения: 13.12.2013).
4. RIEDEL, [Электронный ресурс], http://www.riedel-cooling.de/en/products/standard-series/sc-series-compact-chillers-for-low-output-applications-1-15-kw/ (дата обращения: 13.12.2013).
5. HighYagLasertechnologie, [Электронный ресурс], http://www.highyag.de/v2/108-1-laser-processing-head-bimo-new.html (дата обращения: 13.12.2013).
6. HighYagLasertechnologie Docking station for laser machining tools, [Электронныйресурс], http://www.highyag.de/v2/55-1-docking-station.html (датаобращения: 13.12.2013). 
   

Приложение 1

 

Способ сварки	Лазерная в среде защитного газа						Основной материал (марка)			12Х17 ГОСТ 9941-81
Наименование (шифр) НТД				-
								Типоразмер			труба
Тип шва			стыковой шов					Диаметр, мм		50
Тип соединения по НТД						ГОСТ 28915-91  С2		Толщина, мм		8
Положение шва		нижнее, поворотное						Способ  сборки  и  требования  к прихватке		с прихватками 4x90º длиной 5 мм
								Сварочное оборудование
Вид соединения					Односторонняя сварка без зачистки корня шва				Лазерный излучатель ЛС-8, Лазерная голова с системой подачи защитного газа highyagLaserProcessingHead BIMO, highyagDockingstation, CrossJetandshieldinggasmodule, охлаждающая система RIEDEL SC 71, Стол с поворотным механизмом ProArc PT-102 D L 12, самоцентрирующийся трехкулачковый патрон 100-0076 по ГОСТ 2675-80

Подготовка и сборка деталей под сварку

Подготовка кромокдолжна соответствовать ГОСТ 28915-91.

Зажать детали в патроны на вращателе и задней бабке стола.

Таблица 1. Подготовка и сборка деталей под сварку

Конструктивные элементы			b			g
подготовленных кромок свариваемых деталей	шва сварного соединения	s=s1	Номин.	Пред.откл.	e, не более	Номин.	Пред.откл.
		8	0,1	+0,20	7	0,50	±0,50

 

						Разраб.	Студент группы 43315/2 Станкевич С.
									Лист
						Проверил	Сомонов ВВ		1

 

Таблица 2. Технологические параметры прихватки

Глубина проплавления	Мощность излучения, N	Фокусное расстояние, lф	Скорость сварки, Vс	Расход защитного газа, q	Лазер
мм	кВт	мм	м/ мин	л/мин
3	2	200	4,6	30	ЛС-8

Таблица 3. Технологические параметры сварки

Глубина проплавления		Мощность излучения, N		Фокусное расстояние, lф			Скорость сварки, Vс		Расход защитного газа, q	Лазер
мм		кВт		мм			м/ мин		л/мин
8		7		200			0,9		30	ЛС-8
Дополнительные параметры технологии сварки:
Защитный газ	Смесь : 98% Аргон, марки А ГОСТ 10157-79, 2% Двуокись углерода ПО  ГОСТ 8050-85.							Угол наклона луча относительно горизонта			85±1о
Способ защиты обратной стороны шва								Расстояние сопла от изделия, мм			-
без защиты								Амплитуда колебаний, мм Частота колебаний, мин-1			-
Режим предварительного подогрева											-
без подогрева

Контроль качества сварки

Контролируемые дефекты установлены ГОСТ 30242-97.

Контроль качества сварного соединения должен осуществляться по ГОСТ 3242-79,

ГОСТ 14782-86, визуальный и измерительный контроль по РД 03-606-03.