Лазерна зварка і наплавлення.

Лазерні джерела енергії в даний час використовуються в багатьох галузях народного господарства.

При ремонті автомобілів лазер застосовують для зварки і наплавлення деталей.

Лазерне випромінювання застосовують для приварювання ДРД, при відновленні деталей способом заміни їх пошкоджених частин.

При відновленні зношених деталей лазерний промінь використовують як джерело тепла для наплавлення металевого порошку на поверхню деталі.

Застосовуються два типи установок для лазерної зварки і наплавлення: з рубіновим квантовим генератором випромінювання і з газовим генератором, в якому як робоче тіло використовується суміш вуглекислого газу, азоту і гелію.

Установка для лазерної зварки, окрім квантового генератора з джерелом живлення, містить замкнуту систему охолоджування, оптичну систему фокусування лазерного променя і систему подачі інертного газу для захисту зварюваних деталей від окислення. Установка для наплавлення деталей включає, окрім перерахованих елементів, ще систему подачі в зону наплавлення металевого порошку і механізми обертання деталі і переміщення лазерної установки.

 

На мал..6 показана схема установки для лазерної зварки (наплавлення) з рубіновим генератором.

 

 

 

Мал. 6. Схема установки для лазерної зварки і наплавлення з рубіновим генератором

 

У цій установці рубіновий стрижень 9 опромінюється імпульсною лампою 8, живленої від конденсаторної батареї 11. Відбивач 7 і заднє дзеркало 10 направляють лазерний промінь 6 на напівпрозоре дзеркало 5 і через поворотне дзеркало 4 і фокусуючу лінзу 3 на деталь, що наплавляється 1.

У зону наплавлення вводиться матеріал у вигляді порошку по трубці 12, що наплавляється. Для захисту розплавленого металу від окислення в зону наплавлення через сопло 2 подається захисний газ аргон.

Основними перевагами лазерної зварки і наплавлення є: висока мобільність лазерного луча, який може бути направлений в самі труднодоступні ділянки виробу; дуже невелике тепловло-женіє в оброблюваний виріб, що практично виключає можливість утворення зони термічного впливу.

До числа недоліків слід віднести відому складність установок для лазерної зварки. Але проте лазерна зварка і наплавлення знайдуть в авторемонтному виробництві найширше застосування.

Плазмове наплавлення. У якості джерела теплової енергії при плазмовому наплавленні використовується струмінь плазми.

Плазма є частково або повністю іонізований газ, нагрітий до дуже високої температури і володіючий властивістю електропровідності. Плазмовий струмінь одержують в спеціальних пристроях, які називають плазмотронамі або плазмовими пальниками. Плазмотрон (мал..7)

 

 

Мал..7. Схема плазмотрона:

1— вольфрамовий катод; 2 — ізоляційна прокладка; 3 — сопло (анод); 4 — плазмовий струмінь; 5 — деталь

 

 

складається з двох основних частин — катодної і анодної. Катод плазмотрона представляє собою стрижень діаметром 6...8 мм, виготовлений з лантанірованного вольфраму, який через водяну сорочку охолоджується проточною водою.

Анодна частина (сопло), виготовлена з міді, також охолоджується водою.

Для того, щоб одержати плазмовий струмінь між анодом і катодом, порушують електричну дугу, і в зону її горіння вводять плазмообразующий газ, який, проходячи через дуговий проміжок, нагрівається до високої температури і іонізується, тобто розпадається на позитивно і негативно заряджені іони.

Під дією електромагнітного поля відбувається обжимання стовпа дуги, а завдяки надмірному тиску газу дуга витягується у напрямі руху струменя. Це приводить до різкого збільшення густини струму і підвищення температури струменя. Плазмовий струмінь виходить з каналу сопла плазмотрона у вигляді тонкого шнура з довжиною видимої частини до 50...60 мм.

Як плазмообразующего газ застосовують аргон, азот, гелій, водень і їх суміші. Аргоновий плазмовий струмінь має найвищу температуру (до 15......20 тис. °С) і надзвукову швидкість закінчення (до 1000...1200 м/с).

Присадний матеріал при плазмовому наплавленні вводиться в зварювальну ванну у вигляді порошку або дроту. Порошкове наплавлення виробляється двома методами: подачею порошку безпосередньо в зварювальну ванну і шляхом вдування його в плазмовий струмінь.

Для подачі електродного дроту в плазмовий струмінь може бути використаний механізм подачі дроту від зварювального напівавтомата

ПШ-54.

Плазмове наплавлення звичайно виробляють на переобладнаному токарному верстаті.

Деталь при цьому встановлюють в патроні або центрах верстата, а плазмотрон і механізм подачі дроту — на суппорту.

Для управління плазмотроном використовують універсальну плазмову установку УПУ-ЗД, до складу якої входять пульт управління, джерело живлення ІПН-160/ 600 і плазмотрон.

 

Висока концентрація теплової енергії в плазмовому струмені, стабільність дугового розряду, можливість роздільного регулювання ступеня нагріву основного і присадного матеріалів обумовлюють переваги застосування плазми при наплавленні деталей.

Плазмове наплавлення забезпечує високу якість наплавленого металу і за своїми техніко-економічними показниками не поступається, а у ряді випадків навіть перевершує інші способи механізованого наплавлення.