Разработка технологии лазерной сварки судовых микропанелей

 

 

4.3 Источники лазерного излучения.

Источниками лазерного излучения служат волоконные лазеры ЛС-3 и ЛС-8. Серия ЛС непрерывных иттербиевых волоконных лазеров используется для промышленного применения при сварке и резке металлов. Отличительными особенностями данных лазеров являются:

– волоконный выход с высоким качеством пучка;

– высокая мощность;

– надежность, большой ресурс работы (50000 часов без изменения выходных параметров);

– эффективность;

– режим быстрого управления мощностью излучения.

Общий вид источника лазерного излучения представлен на рисунке 19, технические характеристики приведены в таблицах 12 и 13.

 

Рис. 19 – Иттербиевый волоконный лазер ЛС-5

Таблица 12 – Технические характеристики лазера ЛС-3

Характеристики

Обозначение

Мин.

Тип.

Макс.

Единица измерения

Оптические характеристики

Режим работы

непрерывный, модулированный

Поляризация

случайная

Диапазон выходной мощности

Pвых

500

3000

Вт

Длина волны излучения

λс

1065

1070

1075

нм

Время включения/выключения

80

100

мсек

Частота модуляции выходной мощности

5,0

кГц

Нестабильность выходной мощности

±1,0

±2,0

%

Характеристики оптического выхода

Длина выходного волоконного кабеля

L

30

м

Диаметр выходного волоконного кабеля

D

12

мм

Радиус изгиба выходного волоконного кабеля

R

200

мм

Выходной оптический коннектор

Тип QBH, 100 мкм

Качество выходного пучка

BPP

4,5

5

мм·мрад

Общие характеристики

Напряжение питания

Uпит

400±40

В

Максимальная потребляемая мощность

Pпотр

20

25

кВт

Диапазон рабочей температуры

+5

+50

˚C

Влажность

90

%

Размеры (ШхГхВ)

799х609х1582

мм

Вес

600

кг

 

Таблица 13 – Технические характеристики лазера ЛС-8

Характеристики

Обозначение

Мин.

Тип.

Макс.

Единица измерения

Оптические характеристики

Режим работы

непрерывный, модулированный

Поляризация

случайная

Диапазон выходной мощности

Pвых

500

8000

Вт

Длина волны излучения

λс

1065

1070

1075

нм

Время включения/выключения

80

100

мсек

Частота модуляции выходной мощности

5,0

кГц

Нестабильность выходной мощности

±1,0

±2,0

%

Характеристики оптического выхода

Длина выходного волоконного кабеля

L

30

м

Диаметр выходного волоконного кабеля

D

12

мм

Радиус изгиба выходного волоконного кабеля

R

200

мм

Выходной оптический коннектор

Тип QBH, 100 мкм

Качество выходного пучка

BPP

4,5

5

мм·мрад

Общие характеристики

Напряжение питания

Uпит

400±40

В

Максимальная потребляемая мощность

Pпотр

20

25

кВт

Диапазон рабочей температуры

+5

+50

˚C

Влажность

90

%

Размеры (ШхГхВ)

799х609х1582

мм

Вес

600

кг

 

 

4.4 Оптическая лазерная головка.

 

При использовании лазерных головок в роботизированных комплексах возникает необходимость функций предварительного, текущего и финишного контроля процесса, т.к. подготовленные под сварку элементы никогда не обладают абсолютной точностью ни по геометрии элементов, ни по зазорам, ни по пространственному положению относительно координатной системы манипулятора. Поэтому возникает задача предварительного сканирования расположения стыка и зазора между элементами в пространстве и последующей корректировки программы движения. В лазерные головки марки YW52 фирмы Precitec встроен модуль видеосенсора, который позволяет производить предварительное обучение робота по положению стыка.

Общий вид оптической головки Precitec YW52 представлен на рисунке 20, элементы оптической головки показаны на рисунке 21 технические характеристики приведены в таблице 14.

 Рис. 20 - Оптическая лазерная головка YW52 фирмы «Precitec»

1. Оптический разъем для волоконного кабеля

2. Апертура, подсоединение водяного охлаждения

3. Адаптер для коллимирующей оптики, подсоединение водяного охлаждения

4. Модуль видеосенсора

5. Модуль расщепления луча

6. Адаптер для фокусирующей оптики, подсоединение водяного охлаждения

7. Защищающий картридж для оптики (заменяемый)

8. CrossJet модуль с направляющей воздух платой и воздушным соединением

 

Рис. 21 - Элементы оптической головки YW52

 

Таблица 14 – Технические характеристики лазерной головки YW52 фирмы «Precitec»

Расстояние фокусировки	150-1000 мм
Расстояние коллимации	100 мм, 125 мм, 150 мм, 200мм
Чистая апертура	48 мм
Максимальная мощность лазерного излучения	20 кВт
Цепь водяного охлаждения	Коррозионностойкая сталь
Рабочая температура	От 5 до  55 °C
Влажность	От 30 % до 95%, без выпадения росы
Масса	От 3 до 6 кг в зависимости от конструкции

 

 

4.5. Чиллер.

Для обеспечения охлаждения оптических головок в состав линии включена станция охлаждения (чиллер) Riedel PC 160. Чиллер сконструирован исключительно для охлаждения воды и подачи её в контуры охлаждения оптической головки.

Общий вид чиллера представлен на рисунке 22, основные характеристики приведены в таблице 15.

Рисунок 22 – Чиллер Riedel PC 160

 

Таблица 15 – Основные характеристики чиллера Riedel PC 160

Параметр	Единица измерения	Значение
Технические данные
Мощность теплосъема	кВт	20,0
Хладагент	тип	R407C
Охлаждающая жидкость – давление – номинальный поток – минимальный поток	тип бар м3/час м3/час	Вода 1/3/5 3,0 1,5
Требуемый поток охлаждающего воздуха	м3/час	8700
Электротехнические данные
Потребляемая мощность	кВт	7,1
Максимальный ток	А	21
Пусковой ток	А	47
Рабочие условия
Внешняя температура	˚C	+5 ÷ +38
Температура охлаждающей жидкости	˚C	+10 ÷ +20
Разница температур на входе и выходе чиллера	˚C	+4 ÷ +8
Максимальное давление жидкости	бар	15
Точность поддержания температуры на входе чиллера	˚C	±0,5
Емкость бака для жидкости	л	75
Уровень звукового давления	дб	61
Размеры (ШхГхВ)	мм	1040х860х1697
Вес (нетто)	Кг	310

 

 

5. Технология двухлучевой лазерной  сварки микропанелей на лазерном технологическом комплексе с волоконными лазерами ЛС-3 и ЛС-8.

5.1 Подготовка деталей.

1-Детали  на сварку должны поступать  в соответствии с требованиями  настоящего стандарта, чертежей  и технологических процессов на их изготовление.

Заусенцы на свариваемых кромках деталей не допускаются.

2-Подготовка  кромок детей из подкаливающейся  стали перлитного класса должна  производиться только механическим способом.

Подготовку кромок деталей из остальных сталей рекомендуется производить также механическим способом.

Допускается подготовку кромок деталей:

- из неподкаливающейся  стали перлитного класса производить  газовой резкой с обязательной  последующей зачисткой кромок  до чистого металла, т.е. до полного  удаления следов резки;

3-Наружная  и внутренняя поверхность деталей, подлежащих сварке, должна быть  обработана или механически зачищена до чистого металла. Глубина зачистки не должна выходить за пределы допуска на толщину и шероховатость должна быть не грубее 6,3 по ГОСТ 2789-73.

4-Правильность  обработки кромок должна контролироваться  представителем отдела технического контроля (ОТК).

5.2. Сборка микропанелей.

5.2.1 Общие указания.

1-Сборка  конструкций под сварку должна  производиться по технологическому  процессу.

В техпроцессе на сборку должны быть указаны порядок сборки, способ крепления деталей, методы контроля сборки и другие необходимые технологические операции. Детали, поступившие на сборку, должны иметь клеймо ОТК, удостоверяющее правильность обработки по чертежу и технологическому процессу.

2- Перед сборкой  должна производиться проверка  правильности обработки деталей в соответствии с требованиями чертежа.

3- В процессе  сборки должно быть исключено  попадание влаги, масла и других  загрязнений в разделку и зазоры  соединений и на прилегающие  к разделке поверхности.

4- При сборке  под сварку, снаружи и внутри  непосредственно перед сваркой, должно быть проконтролировано  качество зачистки и обезжиривания  подготовленных под сварку кромок и прилегающего к свариваемым кромкам основного металла на ширине не менее 20 мм. Обезжиривание производится ацетоном или уайт-спиритом или спиртом-ректификатом.

5- При контроле сборки деталей под сварку проверяют:

- зазоры  в соединениях (по чертежу);

- перелом  осей или плоскостей соединяемых  деталей, (по чертежу);

- смещение  кромок (по чертежу);