В России разработана технология двухлучевой лазерной сварки алюминиевых сплавов и конструкционных сталей

Новую технологию двухлучевой лазерной сварки алюминиевых сплавов и конструкционных сталей разработали специалисты Российского федерального ядерного центра — ВНИИ экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ, входит в «Росатом»), сообщает пресс-служба РФЯЦ-ВНИИЭФ. По данным ядерного центра, изобретение уже запатентовано и может применяться в различных отраслях машиностроения. Процесс сварки обеспечивается двумя лазерами — импульсным и непрерывным. Это позволяет избежать образования трещин, а также проводить соединение трудносвариваемых конструкционных сталей и алюминиевых сплавов, в том числе сложной геометрии. Помимо этого появляется возможность проводить сварку как в закрытом помещении, так и на воздухе. По словам одного из разработчиков технологии научного сотрудника института экспериментальной физики Николая Дьянова, спектр решаемых задач можно значительно расширить за счет комбинирования различных типов лазеров (непрерывные, квазинепрерывные, импульсные) и параметров лазерного излучения (длины волн, мощности излучения и так далее).

Похожее изображение

Новая технология уже применяется в подразделениях РФЯЦ-ВНИИЭФ, а также на ПО «Маяк» в Озерске. Отправной точкой истории РФЯЦ-ВНИИЭФ можно считать 9 апреля 1946 года, когда вышло Постановление Совета Министров СССР № 805-327сс о создании при Лаборатории № 2 Академии наук СССР конструкторского бюро КБ-11 — одного из самых секретных предприятий по разработке отечественного ядерного оружия. Этим же постановлением начальником КБ-11 был назначен заместитель министра транспортного машиностроения П. М. Зернов, главным конструктором — профессор Ю. Б. Харитон.

Базой для развертывания КБ-11 был выбран завод № 550 Народного комиссариата боеприпасов, выпускавший корпуса артиллерийских снарядов. Завод находился в поселке Саров Горьковской области. Специалистов в первый советский ядерный центр руководители КБ-11 отбирали независимо от их ведомственной принадлежности. Большинство приехавших в первые годы в КБ-11 специалистов были яркими личностями, нестандартно мыслили, обладали огромным интеллектуальным потенциалом. Кроме ученых и инженеров весомый вклад в создание первой отечественной атомной бомбы внесли высококвалифицированные рабочие, без которых невозможно было воплощение смелых технических решений.

Всего за несколько лет в обескровленной войной стране была создана высокотехнологичная и наукоемкая отрасль промышленности, способная решать сложнейшие задачи по обеспечению безопасности Отечества. КБ-11 стало одним из ведущих предприятий отрасли. Уже 29 августа 1949 года была испытана созданная здесь первая отечественная атомная бомба РДС-1. Овладев секретами ядерного оружия, страна на долгие годы обеспечила военно-оборонный паритет двух ведущих государств мира — СССР и США. Ядерный щит, первым звеном которого стало легендарное изделие РДС-1, и сегодня защищает Россию. В 1992 году распоряжением президента Российской Федерации Всесоюзному НИИ экспериментальной физики был присвоен статус Российского федерального ядерного центра.

В создании ядерного щита принимали творческое участие многие ведущие ученые и специалисты РФЯЦ-ВНИИЭФ, физики-теоретики, математики, газодинамики, конструкторы зарядов и БЧ, испытатели, технологи и рабочие. Они являются авторами и соавторами теоретических и математических обоснований, проектов, разработок, участниками отработки и испытаний большого количества ядерных и термоядерных зарядов и головных (боевых) частей для комплектации баллистических, крылатых, противолодочных, зенитных управляемых ракет, самолетов-снарядов, торпед, авиационных бомб и других видов носителей.

Справка:

Одной из современных тенденций развития машиностроения является широкое использование сварки, как технологии, позволяющей существенно повысить коэффициент использования материалов, снизить технологическую трудоемкость и трудозатраты на изготовление деталей машин и механизмов и, соответственно, снизить себестоимость выпускаемой продукции.

Картинки по запросу двухлучевая лазерная сварка

Поверхности деталей машин и механизмов, прошедших химико-термическую обработку, в частности нитроцементацию, хорошо работают при значительных контактных нагрузках. Но если прошедшая химико-термическую обработку деталь в процессе изготовления сварного узла должна проходить технологическую операцию сварки, то возникают проблемы формирования качественного сварного соединения. Вследствие высокого значения углеродного эквивалента в поверхностном слое свариваемого металла получение качественного сварного соединения известными традиционными методами сварки затруднительно, так как после формирования сварного соединения возникают многочисленные дефекты (горячие и холодные трещины, пористость и раковины в литой зоне шва, несплавления).

При сварке сталей с высоким углеродным эквивалентом применяют различные технологические приемы, повышающие технологическую прочность сварного соединения и снижающие дефектообразование — предварительный или сопутствующий подогрев, термообработку после сварки, что неизбежно приводит к значительному увеличению себестоимости выпускаемой продукции, а также необратимому изменению геометрических размеров детали и их выходу за поле допуска. Но все вышеперечисленные технологические приемы не позволяют в полном объеме решить проблемы свариваемости сталей, имеющих высокий углеродный эквивалент.

Таким образом, с одной стороны для увеличения ресурса работы деталей машин, работающих в условиях больших нагрузок и интенсивного износа, необходимо применять химико-термическую обработку, а с другой стороны возникают значительные технологические трудности и большие экономические затраты, если при изготовлении конструкции необходимо применять сварку.

Возможности решения указанной проблемы открываются при использовании высококонцентрированных источников энергии — электронно-лучевых или лазерных, которые имеют высокий коэффициент сосредоточенности сварочного источника энергии и позволяют производить сварку при высоких скоростях.

Электронный луч, как технологический инструмент позволяет осуществить нагрев, сварку, наплавку, испарение, размерную обработку и ряд других технологических операций. Такая универсальность электронного луча дает возможность использовать одно и то же оборудование для различных технологических целей, в различных отраслях промышленности, как высококонцентрированного источника энергии. Но его использование в условиях крупносерийного и массового производства затруднено сложностью вакуумирования и автоматизации технологических процессов в вакууме.

Лазерная сварка осуществляется в широком диапазоне режимов, обеспечивающих процесс соединения различных металлов, толщина которых может находиться от нескольких микрон до десятков миллиметров.

Из всех видов термического воздействия для подогрева деталей, изготовленных из материалов имеющих высокий углеродный эквивалент, перед сваркой наиболее приемлемым является локальный предварительный (сопутствующий процессу сварки) подогрев, так как он обеспечивает минимальные тепловые вложения в свариваемые детали и позволяет сохранить геометрические размеры свариваемого узла в поле допуска.

Если геометрические размеры свариваемого узла находятся в поле допуска десятков микрон и масса свариваемого узла мала (не превышает одного килограмма), то, как показывает практика, применение классических источников локального подогрева – газового пламени, электрической дуги, плазмы нецелесообразно, так как тепловые вложения в свариваемый узел могут оказаться слишком большими вследствие низкого коэффициента сосредоточенности теплового источника и низкой скорости вложения тепла в свариваемую деталь. Луч лазера обеспечивает наиболее высокую степень локальности подогрева вследствие высокого коэффициента сосредоточенности теплового источника нагрева, а также наибольшую скорость предварительного подогрева вследствие высокого значения плотности мощности.

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!