Технологические и металлургические особенности лазерной сварки современных авиационных алюминиевых сплавов

• Автор: Шахов, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 223 с. : ил.

ГЛАВА 1. Применение алюминиевых сплавов и особенности их сварки при производстве авиационной техники, литературный обзор

1.1. Алюминиевые сплавы, применяемые в авиастроении

1.2. Применение сварки для изготовления деталей авиационной техники

1.3. Обоснование эффективности применения лазерной сварки

1.4. Особенности формирования структуры алюминиевых сплавов при лазерной сварке

Выводы по главе

ГЛАВА 2. Материалы, методики и оборудование для исследований

2.1 Характеристики алюминиевых сплавов, исследованных в

работе

2.2 Лазерное оборудование и технологическая оснастка

Механизм перемещения деталей

Фокусирующая оптика
Организация газовой защиты
2.3 Исследование механических свойств сварных соединений
2.4. Микроструктурные исследования
Выводы по главе
ГЛАВА 3. Исследование технологических особенностей лазерной сварки
деформируемых алюминиевых сплавов
3.1. Особенности теплового воздействия лазерного излучения на
алюминиевые материалы в зоне сварки
3.2 Технологические особенности подготовки поверхности и защиты шва от окисления в процессе лазерной сварки алюминиевых сплавов
3.2.1. Подготовка поверхности

3.2.2 Современные представления о процессах, протекающих при сварке непрерывным лазерным излучением высокой мощности
3.2.3. Влияние расхода газа на формирование сварного шва
3.3 Обоснование выбора оптимальных режимов лазерной сварки
исследуемых алюминиевых сплавов
Выводы по главе
ГЛАВА 4 Исследование закономерностей изменения механических свойств и структуры сварных соединений алюминиевых сплавов в зависимости от режимов и особенностей лазерной сварки
4.1 Исследование зависимости механических свойств сварных соединений
от параметров лазерной сварки алюминиевых сплавов АД-37,1424, 01570, В96ЦЗ
4.1.1. Исследование механических свойств сплава 01570
4.1.2. Исследование механических свойств сплава АД37
4.1.3. Исследование механических свойств сплава 1424
4.1.4. Анализ результатов испытаний на механическую прочность образцов из сплава В96ЦЗ
Выводы по разделу 4
4.2 Исследование микроструктуры сварных соединений алюминиевых
сплавов, полученных лазерной сваркой
4.2.1. Исследование макро- и микроструктуры сварных швов сплава 01570
4.2.2 Исследование макро- и микроструктуры сварных швов сплава АД37
4.2.3 Исследование микроструктуры сварных швов сплава 1424
4.2.4 Исследование макро- и микроструктуры сварных швов сплава В96цЗ

Выводы по разделу 4
4.3. Исследование взаимосвязи структуры и свойств сварных соединений алюминиевых сплавов при лазерной сварке
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ Технологические рекомендации по сварке алюминиевых
сплавов 01570,1424, АД-37, в96цЗ
1. Введение
2. Общие положения
3. Требования к прочности сварных соединений из алюминиевых сплавов выполненных лазерной сваркой
4. Требования к основным и вспомогательным материалам
5. Требования к подготовке свариваемых поверхностей деталей и их
хранению перед лазерной сваркой
5.1. Геометрические требования к подготовке поверхностей
Химико-механические требования к подготовке поверхностей
6. Хранение заготовок после подготовки поверхности
7. Требования к технологической оснастке сварочному стапелю и лазерному оборудованию
8. Требования к сборке деталей под лазерную сварку
9. Рекомендуемые технологические параметры лазерной сварки указанных алюминиевых сплавов толщиной до 2 мм
Ю.Требования к качеству сварных соединений
11. Техника безопасности
12.Требования к клиновидному защитному соплу для лазерной сварки

кусе не всегда удается правильно расположить линзу над деталью. Также затруднена установка газового сопла для защиты шва.
Если линза расположена очень близко (до 100 мм) от свариваемого материала, то при работе на ней будут оседать испаренные частицы металла, что в скором времени приведет к потере ее работоспособности и к необходимости замены. При лазерной сварке возможно использование как соляных линз, так и селенидов. Недостатки соляных линз - гигроскопичность, низкая прочность и малая стойкость, однако стоимость их относительно не высока. Линзы из соленида цинка более стойки к излучению с длиной волны 10,6 мкм, поэтому в данных исследования использовали именно эти линзы.
Организация газовой защиты
Для получения качественного сварного соединения шов необходимо защищать от попадания атмосферного воздуха в зону расплава. В противном случае при сварке алюминиевых сплавов активно образуются окисные примеси, оксидная пленка и попадает водород, которые являются концентраторами напряжений и источниками разнообразных дефектов.
Из всех видов защиты наибольшее распространение получила защита шва инертными газами. Обычно при лазерной сварке используют аргон, гелий или их смесь.
Хотя гелий более дорогой, его использование предпочтительней, т.к. у него более высокий потенциал ионизации. Т.е. при его использовании меньше вероятность появления плазмы над свариваемой поверхностью, экранирующей и отражающей излучение. У аргона потенциал ионизации ниже, поэтому его используют для защиты корня шва, а сверху подается гелий.
Кроме обеспечения защиты шва, по литературным данным [ 33 ], подача газа в область сварки обеспечивает подавление плазменного облака, а, следовательно, увеличивает эффективность процесса сварки алюминиевых сплавов. Кроме того, на эффективность сварки влияют форма сопла, выбор газа, подавляющего ионизацию паров металла, его направления и расхода.