spawanie laserowe 97.DOC

CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia było spawanie laserowe próbek wykonanych z różnych materiałów .

Spawanie laserowe:

Przemysłowe spawanie laserowe prowadzi się na ogół z intensywnościami powyżej progowej wartości 106 [W/cm2 ]. Plamka nagrzewania wiązką laserową przemieszcza się wzdłuż linii styku dwu blach lub płyt metalowych. Powstaje wtedy zagłębienie zwane kapilarą odparowania , będące w pewnym sensie pułapką promieniowania. Towarzyszy temu topnienie i odparowanie metalu , jonizacja obecnych gazów i par z tworzeniem się plazmy oraz zestalanie stopionego materiału po przejściu plamki nagrzewania. Zwykle    d/b=2:6 , gdzie d jest grubością blachy , a b szerokością szwu spawalniczego.

     Jako ochronę przed utlenianiem stosuje się obojętny gaz roboczy , przy niewielkim ciśnieniu. średnica dyszy nasadki spawalniczej jest większa niż przy cięciu. Najlepiej opanowane jest spawanie blach ze stali niskowęglowej do grubości ok. 10 mm. W zakresie grubości od 2 do 10 mm , prędkość musi maleć od ok. 11 [ m/min ] do ok. 0.5 [ m/min ]. Uzyskiwana głębokość spawania rośnie z maksymalną gęstością strumienia energii i ze średnicą plamki, ale maleje z szybkością posuwu. Można uzyskiwać szwy spawalnicze przetopione na głębokość mniejszą niż grubość blach. Pole przekroju szwu spawalniczego jest wprost proporcjonalne do mocy PL [ J/s ] zastosowanego lasera i odwrotnie proporcjonalne do prędkości przesuwu n [ mm/s ]. Stosunek PL/n [J/mm ] to energia na jednostkę długości szwu.

Gaz roboczy stosowany dla osłony chemicznej w istotny sposób wpływa na osiągalną prędkość posuwu i głębokość spawania przy wyższych gęstościach mocy. Przy spawaniu laserowym stosuje się komory podciśnieniowe. Ma to takie korzyści ,że następuje:

- obniżenie porowatości;

- zwiększenie głębokości przetopienia.

Kosz komór i utrudnienia manipulacyjne mogą tu być jednak decydujące. Stosowanie głębokiego podciśnienia jest o tyle niewskazane , że opłaca się wtedy stosować spawanie wiązką elektronową w miejsce wiązki promieniowania laserowego. Spawanie laserowe stosuje się do wielu typów elementów maszyn , takich jak:

- koła zębate przekładni samochodowych,

- popychacze kubkowe w silnikach,

n    koła zamachowe silników.

Parametry spawanych próbek

Wyróżniamy dwa typy spawów:

- spaw przewodnościowy - /conduction weld/;

- spaw szczelinowy lub kapilarny - /keyhole weld/.

Po spawaniu laserem przeprowadziliśmy próby wytrzymałościowe  spawanych próbek na maszynie wytrzymałościowej. Próby te jednak nie przebiegły pomyślnie, stal St 3 zerwała się w miejscu spoiny gdyż nie uzyskaliśmy pełnego przetopu. Podczas rozciągania drugiej próbki maszyna wytrzymałościowa uległa uszkodzeniu. Do sprawozdania dołączamy wykres z maszyny wytrzymałościowej.

Wnioski:

Spawanie laserowe ma swoje zalety. Są to m. in.:

- niewielka dyspersja ciepła,

- niewielka strefa zmian,

- możliwość spawania w pobliżu elementów wrażliwych na ciepło,

- dokładność spawania,

- możliwość spawania materiałów trudnotopliwych,

- czystość spawania,

- możliwość spawania różnych materiałów,

- nie wymaga spoiwa,

- wysoka prędkość spawania,

- łatwość automatyzacji.

   W spawaniu laserowym wyróżnić można też wady. Jest ono trudniejsze od zwykłego , ponieważ :

- wymaga większej mocy,

- są trudności z kontrolowaniem odległości,

- trzeba dobrać odpowiednie parametry ze względu na jakość spoiny.

      Jak widać z przeprowadzonych badań siły potrzebne do zerwania próbki wahają się w granicach od 20 kN do 30 kN . Próbki wydłużyły się w granicach od 15 do 45 mm w zależności od rodzaju próbki. Mogę stąd wnioskować , iż spawanie laserowe jest znaczniej lepsze od zwykłego i trwalsze. Jakość spoiny też jest zdecydowanie lepsza.