Effect of laser radiation absorption on efficiency of laser welding of copper and its alloys

Abstract

1 гуандунский институт сварки (Китайско-украинский институт сварки им. е. о. патона), гуанчжоу, Китай 2 иЭс им. е. о. патона нан Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua 3 нтУУ «Киевский политехнический институт им. игоря сикорского», г. Киев-56, пр-т победы, 37.в связи с высокой отражающей способностью меди принято считать, что лазерная сварка изделий из этого материала нецелесообразна. однако в современной промышленности периодически возникают задачи соединения деталей из меди и ее сплавов узкими сварными швами с глубоким кинжальным проплавлением. при этом по техническим причинам использование электронно-лучевой сварки не всегда возможно, а достаточно широкая доступность волоконных (длина волны 1,07 мкм) и дисковых (длина волны 1,03 мкм) технологических лазеров последнего поколения делает задачу лазерной сварки таких материалов актуальной. поэтому целью работы служило изучение условий поглощения лазер-ного излучения с длиной волны 1,03…1,07 мкм медью и ее сплавами при лазерной сварке с глубоким проплавлением, а также определение основных параметров режима сварки и оценка эффективности процесса. в работе показано, что для определенного сочетания толщины медного сплава и плотности мощности излучения с длиной волны 1,03…1,07 мкм, существует такая оптимальная скорость процесса сварки, при которой его технико-экономическая эффективность мак-симальна. Эта скорость должна быть такой, чтобы поглощательная способность (интегральная по пятну лазерного нагрева) составляла порядка 13…15 %. превышение скорости сварки приводит к резкому снижению поглощательной способности, а, следовательно, необходимости повышения мощности излучения и удорожанию процесса. Уменьшение скорости сварки относительно оптимальной приводит к снижению производительности, перегреву металла в сварочной ванне и к таким дефектам формообразования шва, как провисание и выплески металла. библиогр. 11, рис. 8. К л ю ч е в ы е с л о в а : лазерная сварка, медь, излучение твердотельного лазера, коэффициент поглощения, мощность излучения, скорость сваркиодной из актуальных проблем современной нау-ки и техники в области сварки металлов плавле-нием является создание новых источников тепла, которые позволяют управлять концентрацией те-пловой энергии, вводимой в металл в процессе сварки. Это, в конечном итоге, дает возможность обеспечить требуемые производительность свар-ки, качество получаемого сварного соединения, стабильность процесса и воспроизводимость его результатов. в качестве такого управляемого источника тепла для сварки металлических ма-териалов в последние десятилетия все чаще ис-пользуется высококонцентрированный лазерный источник, который реализуется путем теплового воздействия на свариваемый металл сфокусиро-ванным лазерным пучком [1]. вместе с тем закономерности влияния лазерного источника тепла на некоторые металлические мате-риалы изучены пока что недостаточно. К таким ма-териалам, в частности, относится медь и ее сплавы. в связи с высокой отражающей способностью меди принято считать, что лазерная сварк...