Автоматизация процесса лазерной сварки разнородных металлов на основе параметров, характеризующих объемное распределение температурного поля

• Автор: Хамадеев, Актас Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06, 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Набережные Челны
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Принятые обозначения
Введение
Глава 1. Анализ проблем по сварке разнородных металлов
1.1. Патентно-информационный обзор по способам сварки разнородных металлов и элементам системы управления лазерных технологических комплексов
1.2. Общие вопросы технологии сварки разнородных металлов
1.2.1. Характеристика химически активных и тугоплавких металлов и их свариваемость
1.2.2. Способы сварки разнородных металлов
1.3. Методика расчета функциональной зависимости параметров стыка от теплофизических характеристик свариваемых металлов
1.3.1. Исследование процесса взаимодействия лазерного излучения с металлами
1.3.2. Анализ зоны-термического влияния ЛИ на металл
1.3.3. Метод определения угла наклона плоскости сварочного шва относительно нормали к поверхности металла
1.4. Параметры ЛТК, влияющие на показатели качества лазерной сварки
1.5. Микроструктурные исследования сварного шва
1.6. Расчет температурного поля в зоне взаимодействия
1.6.1. Зависимость показателей качества сварки от параметров лазерного технологического комплекса
Выводы
Глава 2. Оптико-физические методы исследования зоны взаимодействия
лазерного излучения с металлами
2.1. Модель формирования микроструктур в металлах при лазерной обработке
2.1.1. Описания процессов, происходящих в зоне термического воздействия
2.1.2. Определение размеров зон

2.1.3. Выводы
2.1.4. Математическая модель теплового поля
2.2. Исследование поляризационных характеристик теплового излучения металлов
2.2.1. Поляризация теплового излучения как информативный параметр процесса взаимодействия лазерного излучения с металлами
2.2.2. Оптимизация способа измерения степени поляризации теплового излучения
2.2.3. Решение оптимизационной задачи по обеспечению требуемых параметров системы измерения поляризационных характеристик
2.2.4. Измерение степени поляризации по двум замерам интенсивности излучения
2.3. Методы измерения смещения фокуса лазерного излучения относительно сварного шва
2.4. Выводы
Глава 3. Анализ и синтез системы управления лазерного технологического
комплекса сварки металлов
3.1. Синтез структурной схемы системы автоматического управления
3.1.1. Описание структуры САУ
3.1.2. Алгоритм функционирования САУ
3.1.3. Линеаризация передаточных функций звеньев САУ
3.2. Анализ САУ ЛТК
3.2.1. Математические модели элементов системы управления
3.2.2. Расчет показателей качества каналов САУ
3.2.3. Расчет устойчивости и запасов устойчивости
3.2.4. Определение качества регулирования
Выводы
Глава 4. Анализ полученных результатов и разработка принципиально новых звеньев ЛТК
4.1. Метод управления положением фокуса ЛИ
4.1.1. Позиционирование ЛИ относительно сварного шва
4.2. Канал лазерной подсветки для контроля положения фокуса
лазерного излучения
4.2.1. Расчет параметров блока активного контроля геометрии сварного шва
4.2.2. Энергетическая оценка
4.3. Элементы САУ
4.3.1. Спектральный пирометр
4.4. Теоретико-экспериментальное исследование влияния модового
состава ЛИ
4.5. Металлографические исследования сварных швов разнородных
металлов
Выводы
Основные результаты работы
Список использованной литературы.

Отсутствие диффузионных процессов можно объяснить несколькими причинами, и, прежде всего, недостаточной плотностью мощности ЛИ. При этом отсутствие переходной зоны можно объяснить либо несмачиваемостью металлов, либо недостаточной кинетической энергией атомов для преодоления поверхностного натяжения расплавленных металлов.
Металлографические исследования свариваемых образцов разнородных металлов при стыковом их соединении показали, что зона сварки имеет в сечении неоднородную форму (рис. 10). Это связано с различием температур плавления, в частности, температура плавления молибдена равна 2620 °С, а стали - 1510 °С. Поэтому для получения сварного шва необходимо поднять плотность энергии, чтобы расплавить молибден, при этом происходит испарение стали. Для исключения этого эффекта необходимо использовать наклон стыковой плоскости свариваемых деталей. Плоскость сварного шва наклоняется на угол по касательной к сегменту зоны термического воздействия. Тогда расплавляется тугоплавкий металл, и за счет теплопередачи происходит расплав легкоплавкого металла.
Рис. 10. Геометрия стыкового соединения при сварке разнородных металлов
1.3.3. Метод определения угла наклона плоскости сварочного шва относительно нормали к поверхности металла
На рис. 11 показана форма ЗТВ при воздействии на образец из стали У8 ЛИ мощностью 1 кВТ. На фотографии видно четкое разделение зон микроструктур, что выражается в совпадении наложенных друг на друга сегментных зон.