Изготовленная путем лазерной сварки фасонная деталь

Авторы патента:

НАКАКО, Такефуми (JP)

АСАДА, Хироси (JP)

САКУРАДА, Ясухиро (JP)

B23K26/21 - Обработка металла лазерным лучом, например сварка, резка, образование отверстий (лазеры H01S 3/00)

Владельцы патента RU 2606682:

НИССИН СТИЛ КО., ЛТД. (JP)

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для изготовления путем лазерной сварки фасонной детали в виде таврового соединения стальных пластин, содержащей расположенные перпендикулярно друг другу стенку и полку, приваренную к стенке своей кромочной частью посредством плавления при однопроходном облучении лазерным лучом, направляемым со стороны одной из поверхностей полки. Форма сварной области в поперечном сечении, перпендикулярном продольному направлению фасонной детали, должна быть такой, чтобы выполнялись заданные размеры ширины расплавленной области полки с двух сторон, ширины расплавленной области стенки с двух сторон и максимальной глубины проплавления стенки. В случае если стенка и полка выполнены в виде пластин с гальваническим покрытием, то для такой детали должны выполняться другие соответствующие условия для указанных заданных размеров. Изобретение обеспечивает повышение прочности таврового сварного соединения и его коррозионной стойкости. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 12 табл.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к изготовленной путем сварки фасонной детали, в которой тавровое соединение сформировано путем лазерной сварки с помощью лазерного луча в качестве источника тепла.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Способы лазерной сварки, включающие облучение лазерным лучом таврового соединения между стенкой и полкой, были исследованы в качестве способов для изготовления фасонных деталей, таких как тавровая или двутавровая деталь, используемых, например, в балках, образующих каркасы многоэтажных зданий.

Например, как указано в патентной литературе 1, стыкуют перпендикулярно друг другу две металлические пластины и одновременно направляют два лазерных луча вдоль области стыка в противоположные позиции со стороны лицевой и тыльной поверхностей состыкованных металлических пластин.

При таком способе лазерные лучи направляют на область стыка с обеих сторон полки, что не обязательно является эффективным с точки зрения повышения производительности.

Поэтому заявителями был предложен способ, который включает облучение лазерным лучом области стыка только с одной стороны полки. См., например, патентную литературу 2.

При изготовлении конструкционного элемента здания с тавровым сварным соединением прижимают кромочную часть второй металлической пластины перпендикулярно к первой металлической пластине; данный способ включает в себя в качестве способа сварки лазерную сварку путем облучения лазерным лучом, при этом лазерный луч направляют под углом наклона 30° или менее относительно первой металлической пластины таким образом, чтобы вторая металлическая пластина расплавилась, по всей своей толщине, в краевой части, к которой прижата вторая металлическая пластина.

Патентная литература 1: Опубликованная патентная заявка Японии № 2005-21912.

Патентная литература 2: Опубликованная патентная заявка Японии № 2007-307591.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В способе сварки, предложенном в патентной литературе 2, лазерный луч направляют таким образом, чтобы полка расплавилась по всей своей толщине в своей кромочной области, со стороны прижатия. Соответственно, расплавленная область может быть сделана узкой и глубокой. Это позволяет не только получить сварное соединение с хорошей точностью формы, но и сделать поврежденную область, в которой происходит испарение слоя покрытия, настолько узкой, насколько это возможно, в случае если полка (подвергаемая сварке стальная пластина) и стенка являются стальными пластинами с покрытием. В результате становится возможным уменьшение величины нанесения восстанавливающего покрытия после сварки. Поскольку расплавленная область может быть сделана настолько глубокой, могут быть легко изготовлены профили с требуемой прочностью сварки, даже при сварке только с одной стороны.

Тем не менее, в способе сварки согласно патентной литературе 2, подвергаемая сварке область плавится по всей толщине пластины во время облучения этой области лазерным лучом. Поэтому в некоторых случаях параметры формы расплавленной области могут изменяться, и желаемая прочность соединения может не быть достигнута; это зависит от различий в угле наклона лазерного луча относительно стенки, от позиции падения лазерного луча относительно кромочной части полки и от энергии самого лазерного луча. В случае изменения параметров формы расплавленной области в некоторых случаях может ухудшиться коррозионная стойкость изготавливаемой сварной фасонной детали из-за изменений в состоянии испарения слоя покрытия, если в качестве материала используется стальная пластина с покрытием, в особенности стальная пластина с гальваническим покрытием.

Таким образом, задачей настоящего изобретения, задуманного с целью решения указанных задач, является обеспечение, путем лазерной сварки, фасонной детали в форме таврового соединения и в которой обеспечены желаемая прочность соединения и желаемая коррозионная стойкость, путем задания надлежащей формы расплавленных областей, формируемых в фасонной детали в результате лазерной сварки.

С целью достижения указанной цели предложена изготавливаемая путем лазерной сварки фасонная деталь согласно настоящему изобретению, выполненная в виде таврового соединения стальных пластин, содержащая расположенные перпендикулярно друг к другу стенку и полку, приваренную к стенке своей кромочной частью посредством плавления при однопроходном облучении лазерным лучом, направляемым со стороны одной из поверхностей полки, причем форма сварной области в поперечном сечении, перпендикулярном продольному направлению указанной фасонной детали, удовлетворяет следующим условиям: а>0, b>0, с≥0,14Tw, d≥0 и е≥0.

В случае если полки и стенки содержат стальную пластину с гальваническим покрытием, предпочтительно должны выполняться следующие условия: а>0, b>0, с≥0,14Tw, d≥0, е≥0, a+d≤2 и b+е≤2.

Здесь а - ширина расплавленной области полки (со стороны облучения лазерным лучом), b - ширина расплавленной области полки (со стороны, не облучаемой лазерным лучом), с - максимальная глубина проплавления стенки в направлении ее толщины, d - ширина расплавленной области стенки (со стороны облучения лазерным лучом), е - ширина расплавленной области стенки (со стороны, не облучаемой лазерным лучом), и Tw - толщина полки; все значения указаны в мм.

Предпочтительно, соотношение площади Sf поверхности проплавления стенки к площади Su поверхности проплавления полки в сварной области удовлетворяет условию Sf/Su<0,75.

Здесь применены следующие аппроксимирующие уравнения: Sf=(d+Tw+e)×c/2 и Su=(a+b)×Tw/2.

В изготовленной с помощью лазерной сварки фасонной детали согласно настоящему изобретению тавровое соединение, сформированное путем прижатия кромочной области полки перпендикулярно к стенке, соединено посредством плавления путем однопроходного облучения лазерным лучом с одной стороны соединения таким образом, чтобы расплавленная сварная область, формируемая в месте соединения, имела предварительно заданную форму.

В результате изготовленная путем лазерной сварки фасонная деталь согласно настоящему изобретению имеет стабильную прочность соединения и не показывает ухудшения коррозионной стойкости в сварной области даже в том случае, когда в качестве материала для изготовления фасонной детали путем лазерной сварки используются стальные пластины с гальваническим покрытием. Таким образом, обеспечивается возможность изготовления сварной фасонной детали с высокой прочностью и коррозионной стойкостью при низких затратах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 показана схема для пояснения способа лазерной сварки таврового соединения путем однопроходного облучения с одной стороны;

на фиг. 2 показана схема для пояснения формы расплавленной сварной области таврового соединения в продольном сечении фасонной детали; и

на фиг. 3 показана схема для пояснения взаимосвязи между углом θ облучения лазерным луча и позицией облучения относительно кромочной области полки во время лазерной сварки таврового соединения путем однопроходного облучения с одной стороны.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При сварке таврового соединения, формируемого путем прижатия кромочной области полки (1) перпендикулярно к стенке (2), с использованием однопроходного облучения этого таврового соединения лазерным лучом с одной стороны (передней или задней стороны полки (1)), желаемая прочность соединения не будет достигнута, если угол θ облучения лазерным лучом (3) θ относительно стенки (2) и позиция (4) облучения лазерным лучом (3) относительно кромочной области полки (1), показанные на фиг. 1, не заданы надлежащим образом. В случае если в качестве материала используются стальные пластины с покрытием, слой покрытия стенки (2) на торце, состыкованном с полкой (1), может быть поврежден, если угол θ облучения и позиция (4) облучения лазерным лучом не заданы надлежащим образом.

Например, если уменьшить угол θ облучения лазерным лучом, то произойдет увеличение ширины d и е расплавленной области стенки в позициях выше и ниже точки прилегания (позиции стыка) полки и стенки, показанных на фиг. 2, и серьезно ухудшится коррозионная стойкость сварной области.

Напротив, если увеличить угол θ облучения, то произойдет уменьшение значений d и е ширины расплавленной области стенки, однако глубина проплавления на торце полки также уменьшится. Соответственно, будет иметь место тенденция к образованию нерасплавленной зоны, и это не позволит обеспечить достаточную прочность. Кроме того, в случае увеличения угла θ облучения увеличится глубина проплавления стенки. В результате увеличится термическая деформация в случае, если шов является тонким, а также увеличится ширина поврежденной области слоя покрытия на торцевой поверхности полки в случае использования стальных пластин с покрытием.

Соответственно, изобретателями, путем тонкого регулирования угла θ облучения лазерным лучом стенки и позиции облучения лазерным лучом относительно кромочной области полки были найдены оптимальные размеры различных мест, показанных на фиг. 2, что позволило получить желаемые характеристики.

Подробное пояснение конкретных аспектов изобретения приведено ниже.

Сначала был проведен предварительный эксперимент (фиг. 1), включающий изменение, различными путями, угла θ облучения лазерным лучом и позиции облучения с целью определения влияния, оказываемого на стенку углом θ облучения и расстоянием от позиции (6) стыка полки и стенки до позиции облучения лазерным лучом. Эта позиция облучения выражается координатами, отсчитываемыми от позиции (6) стыка в качестве начальной позиции, точки падения лазерного луча на облучаемую поверхность полки, в направлении удаления от позиции (6) стыка.

Тавровая фасонная деталь изготавливалась путем лазерной сварки при условиях, приведенных ниже в табл. 1, с использованием стальной пластины, металлизированной погружением в расплав и отрезанной на ширину 200 мм и длину 2000 мм. В указанной стальной пластине на стальную основу толщиной 2,3 мм и прочностью на растяжение 400 Н/мм² был нанесен слой покрытия из сплава Zn-6%Al-3%Mg с односторонней плотностью нанесения 90 г/м². В качестве защитного газа с боковой подачей использовался аргон, подававшийся с наклонного поперечного направления в точку падения лазерного луча.

После этого были измерены размеры мест, показанных на фиг. 2, на основе результатов наблюдения поперечного сечения сварной области тавровой детали, полученной в результате лазерной сварки, и также была измерена прочность соединения сварных областей. Сварные швы визуально наблюдались со стороны несостыкованных друг с другом поверхностей полки и стенки.

Было проведено испытание на растяжение согласно JIS (Японский промышленный стандарт) G 3353. Прочность соединения определялась как хорошая, если прочность на растяжение при разрушающей нагрузке составляла 400 Н/мм² или выше, в случае разрушения основного материала полки. Прочность соединения определялась как хорошая, если значение, полученное при делении разрушающей нагрузки на фактическую площадь поперечного сечения полки, составлялоа 400 Н/мм² или выше, в случае разрушения сварной области. При наблюдении со стороны поверхности стенки, не состыкованной с листовым материалом, обнаруженными случаями повреждения признавались визуально заметные повреждения из-за повторного плавления покрытия, и измерялась ширина соответствующих поврежденных областей.

Результаты приведены в таблицах 2-12.

В таблицах 2-12 подчеркнутые числовые значения показывают случаи недостаточной прочности при испытании на растяжение. Числовые значения в приведенных ниже таблицах указаны в мм.

С целью обеспечения прочности сварки в тавровом соединении, которое содержит комбинацию полки и стенки, эти элементы должны быть соединены друг с другом в единое целое путем плавления в окрестности смежных состыкованных поверхностей стенки и полки. В случае если осуществляется однопроходная лазерная сварка с одной стороны, должно иметь место переднее и заднее плавление в ширину (а>0, b>0) (передний и задний валики стенки), и стенка должна проплавляться. Результаты в табл. 4 показывают, что глубина проплавления изнутри стенки должна быть равна или больше 0,33 мм. Таблица 4 показывает результаты испытаний для стальных пластин, имеющих толщину 2,3 мм. Соответственно, глубина проплавления с в стенки обычно должна быть равна или больше 0,14×Tw (мм), поскольку с/Tw=0,33/2,3=0,14.

Лазерный луч падает под наклоном со стороны верхнего торца стенки. Соответственно, когда угол облучения слишком велик или когда позиция облучения слишком удалена от позиции стыка стенки и полки, прочность имеет тенденцию к снижению, поскольку отсутствует переднее или заднее плавление в ширину полки и увеличивается нерасплавленная область между торцом полки и стенкой. Более конкретно, значения d и е ширины переднего и заднего плавления стенки должны удовлетворять условиям d≥0 (мм) and е≥0 (мм).

Если стенка представляет собой тонкую пластину с покрытием, то она показывает значительные повреждения покрытия и подвергается термическим деформациям на торце, противолежащем полке, в случае большой величины проплавления в стенке. Соответственно величина проплавления в стенке не должна быть слишком велика.

Поверхностная площадь расплавленной области близи точки стыка между полкой и стенкой должна быть настолько мала, насколько это возможно. Действие протекторной защиты от коррозии на отрезном торце стальной пластины с гальваническим покрытием, как сообщается, обычно распространяется только на расстояние до 2,3 мм. Принимая во внимание испарение покрытия вокруг сварной области в сварной области лазерной сварки, хорошая защита от коррозии может быть впоследствии обеспечена даже без нанесения восстанавливающего покрытия на сварную область, путем поддержания ширины плавления при лазерной сварке на уровне примерно 2 мм. Соответственно, расплавленная область предпочтительно должна находиться в пределах 2 мм.

В случае если в качестве материала используется стальная пластина с гальваническим покрытием, должны выполняться условия a+d≤2 мм и b+е≤2 мм с целью предотвращения ухудшения коррозионной стойкости вблизи точки стыка полки и стенки.

Предпочтительно, ширина (5) поврежденной области стенки составляет 2 мм или менее, с точки зрения протекторной защиты от коррозии стальной пластины с покрытием. Тем не менее, хотя в таблице 7 значение a+d составляет 2 или менее при угле θ облучения, равном 10° или 15°, ширина (5) поврежденной области стенки в таблице 12 превышает 2 мм, если целевая позиция составляет 0,2 мм при идентичных условиях.

Поврежденная область стенки не облучается лазерным лучом и, следовательно, не исчезает полностью в результате испарения покрытия; соответственно, не требуется, чтобы ширина поврежденной области составляла 2 мм или менее. Несмотря на это, хорошая коррозионная стойкость обеспечивается даже без нанесения восстанавливающего покрытия, благодаря действию протекторной защиты стальной пластины с гальваническим покрытием. Следовательно, ширина поврежденной области стенки предпочтительно задается равной 2 мм или менее, и предварительно устанавливается условие Sf/Su<0,75 с целью снижения термической деформации стенки. Здесь Sf - поверхностная площадь проплавления в полке и Su - поверхностная площадь проплавления в стенке в сварной области. Поверхностная площадь проплавления в стенке представляет собой поверхностную площадь области, в которой металл был однажды расплавлен, и которая возникла внутри стенки, в продольном сечении фасонной детали. Поверхностная площадь проплавления в полке представляет собой поверхностную площадь области, в которой металл был однажды расплавлен, и которая возникла внутри полки, в продольном сечении фасонной детали.

С точки зрения прочности сварной области более предпочтительно, чтобы выполнялось условие Sf/Su≥0,15. Здесь применяются следующие аппроксимирующие уравнения:

Sf=(d+Tw+e)×c/2 и Su=(a+b)×Tw/2.

В случае если в качестве материала используется стальная пластина с гальваническим покрытием, должны выполняться условия a+d≤2 мм и b+е≤2 мм. Предпочтительно, должно выполняться также условие Sf/Su<0,75, что подтверждено циклическим испытанием (ССТ-испытанием) с напылением соли → сушкой → увлажнением, которое (испытание) широко используется в данной области техники в качестве экспресс-теста для оценки коррозионной стойкости. (В данном случае испытание включало следующие циклически повторяемые этапы: 2-часовое напыление 5%NaCl при 35°С → 4-часовая сушка при 60°С и относительной влажности 30% → 2-часовое увлажнение при 60°С и относительной влажности 95%.)

Испытание проводилось в течение 200 циклов. Результаты показали, что в сварной области лазерной сварки таврового соединения с a+d≤2 мм и b+е≤2 мм сварная область оказалась покрытой белой ржавчиной уже на начальной стадии испытания, при этом красной ржавчины не наблюдалось. Поврежденная область покрытия стенки в зоне термического воздействия тоже оказалась покрытой белой ржавчиной, однако красной ржавчины не наблюдалось. Также не наблюдалась и термическая деформация в области стенки.

Весь торец полки должен быть эффективно расплавлен с целью получения расплавленной зоны такой же узости, как и описанная выше. Таким образом, с целью получения узкой расплавленной области при однопроходной лазерной сварке таврового соединения с одной стороны, с учетом геометрических факторов излучение в точку стыка стенки и полки со стороны заднего торца полки является более предпочтительным, чем излучение в точку стыка стенки и полки со стороны переднего торца полки. Позиция облучения X относительно стенки на переднем торце полки определяется с помощью уравнения "X=Tw⋅tanθ" (здесь Tw - толщина пластины полки, θ - угол облучения лазерным лучом относительно стенки). Нерасплавленная область увеличивается, если позиция облучения X задана равной или больше радиуса лазерного луча (D/2), ввиду геометрических факторов, поскольку лазерный луч не проходит через точку стыка переднего торца полки и стенки.

Тем не менее, на практике область вокруг лазерного луча также подвергается термическому воздействию (в результате передачи тепла), и таким образом, плавление происходит в диапазоне, равном или большем диаметра луча. Область, в которой происходит плавление, примерно в 1,1-2,5 раза больше диаметра луча, в зависимости от условий. Соответственно верхнее предельное значение позиции облучения X составляет "2,5×(D/2)" (Tw⋅tanθ<X≤2,5×(D/2)). Угол θ облучения может быть определен из вышеуказанного выражения как 0<θ≤tan^-1((2,5×D/2/Tw).

Сварная область предварительно заданной формы может быть получена путем сварки таврового соединения с использованием однопроходной лазерной сварки с одной стороны согласно углу θ облучения и позиции облучения X.

1. Фасонная деталь, выполненная в виде таврового сварного соединения стальных пластин, содержащая расположенные перпендикулярно друг другу стенку и полку, приваренную к стенке своей кромочной частью посредством плавления при однопроходном облучении лазерным лучом, направляемым со стороны одной из поверхностей полки, при этом

форма сварной области в поперечном сечении, перпендикулярном продольному направлению указанной фасонной детали, удовлетворяет условию:

а>0, b>0, с≥0,14Tw, d≥0, е≥0,

где а - ширина расплавленной области полки со стороны облучения лазерным лучом,

b - ширина расплавленной области полки со стороны, не облучаемой лазерным лучом,

с - максимальная глубина проплавления стенки в направлении ее толщины,

d - ширина расплавленной области стенки со стороны облучения лазерным лучом,

е - ширина расплавленной области стенки со стороны, не облучаемой лазерным лучом, и

Tw - толщина полки;

причем а, b, с, d, е и Tw указаны в мм.

2. Фасонная деталь, выполненная в виде таврового сварного соединения стальных пластин с гальваническим покрытием, содержащая расположенные перпендикулярно друг другу стенку и полку, приваренную к стенке своей кромочной частью посредством плавления при однопроходном облучении лазерным лучом, направляемым со стороны одной из поверхностей полки, при этом

а>0, b>0, с≥0,14Tw, d≥0, е≥0, a+d≤2, b+e≤2,

где а - ширина расплавленной области полки со стороны облучения лазерным лучом,

b - ширина расплавленной области полки со стороны, не облучаемой лазерным лучом,

с - максимальная глубина проплавления стенки в направлении ее толщины,

d - ширина расплавленной области стенки со стороны облучения лазерным лучом,

е - ширина расплавленной области стенки со стороны, не облучаемой лазерным лучом, и

Tw - толщина полки;

причем а, b, с, d, е и Tw указаны в мм.

3. Фасонная деталь по п. 1 или 2, в которой соотношение площади Sf поверхности проплавления стенки к площади Su поверхности проплавления полки в сварной области удовлетворяет условию: Sf/Su<0,75.

Изобретение относится к способу придания супергидрофобных свойств поверхности металла. Воздействуют на упомянутую поверхность сфокусированным лучом импульсного лазерного излучения с длительностью импульсов в наносекундном диапазоне, осуществляют перемещение упомянутого луча относительно упомянутой поверхности по заранее заданному закону.

Способ изготовления металлических порошков // 2604743

Изобретение относится к изготовлению металлических порошков. Способ включает нагрев металлического материала до температуры его плавления лазерным излучением, формирование из расплава капель, их охлаждение в свободном полете в среде нейтрального газа до температуры ниже температуры плавления металлического материала и сбор частиц порошка.

Способ изготовления металлических порошков // 2604079

Изобретение относится к изготовлению металлического порошка. Способ включает нагрев металла донора порошка до температуры его плавления, формирование из него капель металла и их охлаждение в среде нейтрального газа и сбор порошка.

Установка по изготовлению детали путем селективной плавки порошка // 2603737

Изобретение относится к установке и способу изготовления детали путем селективной плавки порошка. Установка содержит средства образования луча, например лазерного луча или электронного луча, и средства перемещения точки воздействия луча на слой порошка.

Способ изготовления металлических порошков // 2601983

Изобретение относится к изготовлению металлических порошков. Способ включает нагрев металла донора порошка до температуры его плавления, формирование из него капель металла и их охлаждение в среде нейтрального газа и сбор порошка.

Способ изготовления деталей из слюды методом лазерной резки // 2601362

Изобретение относится к способу изготовления деталей из слюды методом лазерной резки. Подготавливают и жестко фиксируют плоскую заготовку из слюды на неподвижном основании, выполненном составным из съемной металлической сетки, опирающейся на прямоугольный выступ, выполненный по периметру окна в основании, закрепленном на предметном столе, к которому подводят вытяжную магистраль для поджатия упомянутой заготовки к съемной металлической сетке.

Лазерная обрабатывающая головка // 2600458

Изобретение относится к лазерной обрабатывающей головке для лазерной обрабатывающей установки (варианты) и лазерной обрабатывающей установке. Лазерная головка содержит держатель (2) для узла (3) датчика, сформированный из электропроводящего материала, внешний изоляционный узел (4), изготовленный из электроизоляционного материала, такого как пластик, для электрического экранирования и внутренний изоляционный узел (5), вставленный во внешний изоляционный узел (4) в качестве экрана для излучения.

Устройство управления технологическим процессом лазерного термоупрочнения // 2599920

Изобретение относится к устройству управления технологическим процессом лазерного термоупрочнения. Для повышения качества обработки обеспечен контроль с последующей корректировкой параметров упрочняемого слоя детали в реальном масштабе времени.

Ремонт полученных направленной кристаллизацией сплавов // 2599322

Изобретение относится к способу эпитаксиального нанесения ремонтного материала на поверхность (38) подложки, полученной направленной кристаллизацией, и может быть использовано для ремонта деталей газотурбинного двигателя.

Инструмент для удерживания конструктивного элемента турбомашины, содержащий средства установки и фиксации в неподвижном положении конструктивного элемента и элемента, прикрепляемого путем припаивания или приваривания на упомянутом конструктивном элементе // 2598418

Изобретение относится к инструменту для удерживания конструктивного элемента турбомашины при креплении металлического элемента (32, 34) на данном конструктивном элементе и способу крепления металлического элемента (32, 34) на упомянутом конструктивном элементе.

Установка для удержания лазерного излучения в безопасном замкнутом пространстве // 2607295

Установка содержит по меньшей мере два расположенных противоположно по бокам отверстия (О1, О2), через которые может протягиваться по меньшей мере одна металлическая лента, оболочку, содержащую первое и второе устройства с зажимными губками (М11, М12, M12s, М21, М22, M22s) для ленты, расположенные на пути протягивания ленты между двумя отверстиями, при этом упомянутые губки расположены поперечно, по меньшей мере, ширине ленты, головку (TL) установки для резки или сварки, испускающую пучок лазерного излучения в замкнутом пространстве, при этом упомянутый пучок является поперечно перемещаемым между парой губок (М11, М12), расположенных напротив одной из сторон поверхности ленты, причем в сжатом положении губок на ленте соединение губок (М11, М12, M12s; М21, М22, M22s) на поверхностях ленты приводит к образованию физического экрана (F1b) для лазерного излучения, препятствующего прохождению излучения через два отверстия оболочки. Достигается повышение безопасности лазерной резки. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство для лазерной обработки и способ лазерной обработки, содержащие синглетную линзу для фокусировки // 2607500

Изобретение относится к способу и устройствам для лазерной обработки и может быть использовано для расплавления, испарения или резки материла под действием лазерного излучения. В устройстве несфокусированный свет (А) от точки (В) выхода света излучается на синглетную линзу (8). Линза (8) фокусирует лазерный свет (А) и направляет его на точку обработки детали (7). Расстояние (ma, mb) между линзой (8) и точкой (В) выхода света и расстояние (la, lb) между линзой (8) и точкой обработки детали (7) и расстояние между точкой (В) выхода света и упомянутой выше точкой обработки могут изменяться. При этом достигается расширение технологических возможностей устройства и способа, заключающееся в обработке деталей различной толщины, и повышается точность лазерной обработки. 5 н. и 35 з.п. ф-лы, 6 ил.

Устройство для поглощения излучения оптического диапазона длин волн // 2608933

Изобретение относится к устройству для поглощения излучения оптического диапазона длин волн. Цилиндрический корпус выполнен с открытой с одной стороны внутренней полостью, в которой располагается конический элемент, обращенный своим острием в сторону подводимого излучения. Корпус и конический элемент представляют собой соосные тела вращения. Внутреннее пространство корпуса представляет собой сужающуюся вглубь корпуса коническую полость. Поверхность конической полости и поверхность конического элемента имеют регулярные углубления, образующие сплошное рифление данных поверхностей. Профиль углублений имеет конфигурацию, при которой обеспечивается многократное отражение подводимого излучения под углами, заведомо исключающими паразитный выход излучения из устройства. Корпус выполнен из материала с высокой теплопроводностью, а конический элемент выполнен из материала с малым коэффициентом линейного расширения. Поверхность конической полости корпуса и поверхность конического элемента покрыты молибдатом аммония. На наружной поверхности корпуса выполнены кольцевые проточки для воздушного охлаждения. Технический результат - повышение поглощающей способности устройства и расширение возможностей его применения, в том числе для поглощения излучений различных длин волн оптического диапазона. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ гибридной лазерной/дуговой сварки и использующий его способ изготовления сварного изделия // 2608937

Изобретение относится к способу гибридной лазерной/дуговой сварки для стыковой сварки изделия из нержавеющей стали. В состыкованной части сварку осуществляют, направляя лазерное излучение и дуговой разряд по одной линии сварки таким образом, что за лазерной сваркой следует дуговая сварка TIG. Фокусная точка лазерного луча для лазерной сварки занимает положение над подлежащим сварке изделием. Лазерный луч расфокусируют до диаметра лазерного луча, направленного на подлежащее сварке изделие, не менее чем 1 мм. Интервал между положением лазерного излучения при лазерной сварке и положением дугового разряда при дуговой сварке TIG составляет от 3 до 7 мм. Способ сварки позволяет увеличить скорость сварки до приблизительно 20 м/мин с получением шва с хорошими конфигурациями и без сварочных дефектов, таких как газовые раковины. 7 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл., 3 пр.

Способ многослойного наплавления монокока // 2609571

Изобретение относится к способу изготовления многослойного монокока и может найти применение в транспортной и авиационной технике. Выполненяют послойный электронный чертеж монокока. Осуществляют наплавление лазерным лучом монокока на подложке, перпендикулярной продольной оси монокока, последовательно слой за слоем согласно электронного чертежа. Для наплавления лазерным лучом используют проволоку квадратного поперечного сечения, заданного состава и поперечного размера. При наплавлении очередного слоя осуществляют частичное расплавление стыкуемых поверхностей в зоне последующего соприкосновения автоматически подающейся проволоки и подложки или ранее наплавленного слоя настолько, чтобы их металлургически связать. Лазерный луч может быть как непрерывным, так и импульсным. В результате достигается точность лазерного наплавления монокока за счет частичного расплавления наплавляемой проволоки по стыкуемой поверхности и сокращение работ по дальнейшей финишной обработке поверхностей монокока. 2 ил., 1 пр.

Способ сварки труб большого диаметра лазерной и гибридной лазерно-дуговой сваркой // 2609609

Изобретение относится к способу сварки труб большого диаметра. Выполняют прихваточный шов сварочной горелкой с одновременным слежением за стыком кромок с помощью сканирующего датчика, расположенного перед сварочной горелкой. Непосредственно после сварки прихваточного шва осуществляют нанесение на него риски посредством лазерного луча или механического инструмента, положение которых корректируют посредством упомянутого датчика. Осуществляют гибридную лазерно-дуговую сварку корневого шва сварочной головкой, положение которой корректируют относительно стыка путем наведения упомянутого датчика на полученную риску. Изобретение позволяет избежать появления недопустимых дефектов в виде непроваров и несплавлений кромок в сварных швах при гибридной лазерно-дуговой сварке, которые могут возникать при отклонении лазерного луча от сварного стыка. 1 ил.

Способ наплавления и сварки плавлением сверхпрочных сплавов // 2610198

Изобретение относится к сварке плавлением сверхпрочных сплавов и может использоваться для изготовления и ремонта элементов газотурбинных двигателей. На основной материал из сверхпрочного сплава наносят композитный присадочный порошок, содержащий 5-50% по массе порошка твердого припоя, который включает депрессанты температуры плавления, и 50-95% по массе высокотемпературного сварочного порошка. Нагревают одновременно основной материал и композитный присадочный порошок до температуры полного расплавления порошка твердого припоя и, по меньшей мере, частичного расплавления высокотемпературного сварочного порошка, расплавления поверхностного слоя основного материала с образованием сварочной ванны. Охлаждают сварочную ванну со скоростью обеспечения при кристаллизации и охлаждении образования композитной структуры, содержащей взаимосвязанную решетку из дендритов с высокой температурой плавления, полученную из высокотемпературного сварочного порошка, и образования из порошка высокотемпературного припоя, высокотемпературного сварочного порошка и основного материала в наплавленном валике междендритной эвтектической матрицы. Получают сращивание наплавленного валика и основного материала. Выполняют послесварочную термообработку при температуре выше температуры солидуса порошка твердого припоя и ниже температуры солидуса высокотемпературного сварочного порошка. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности самозалечивания трещин во время сварки и послесварочной термообработки. 9 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 табл., 9 пр.

Способ нанесения маркировки на поверхность алмаза или бриллианта для определения его подлинности // 2611232

Изобретение относится к способу определения подлинности изделия в виде алмаза или бриллианта. Идентификационную маркировку невидимую невооруженным глазом наносят на алмаз или бриллиант путем воздействия лазерным излучением с длиной волны более 500 нм с одновременным воздействием ультразвуком посредством инструмента, расположенного на поверхности участка. После этого сохраняют минимум два интерференционных изображения идентификационной маркировки изделия посредством зондирующего излучения волнами различной длины вместе с данными о расположении определенного участка изделия и угле падения зондирующего излучения. Определение подлинности и соответствия сохраненным значениям осуществляют путем направления зондирующего излучения на упомянутый участок с созданием минимум двух интерферационных изображений идентификационной маркировки, которые затем сравнивают с сохраненными интерферационными изображениями, совпадение которых означает подлинность маркировки. Технический результат заключается в обеспечении гарантии уникальности маркировки, защиты от подделок и надежной идентификации во время проверки подлинности. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

Способ рекуперации неиспользованной энергии оптического излучения оптического обрабатывающего устройства, рекуперационное устройство и оптическое обрабатывающее устройство // 2611608

Изобретение относится к способу рекуперации неиспользованной энергии оптического излучения оптического обрабатывающего устройства (1), содержащего по меньшей мере один источник света, в частности источник (2) лазерного излучения или источник света с множеством светодиодов, оптическому обрабатывающему устройству (1) для обработки заготовки (5) (варианты) и рекуперационному устройству. Способ включает этапы: приведение в действие источника света, воздействие по меньшей мере на одну заготовку (5) электромагнитным излучением (4) для ее обработки, улавливание лучевой ловушкой (7) рекуперационного устройства (6, 6а, 6b) по меньшей мере части не использованного при обработке заготовки (5) электромагнитного излучения (4'), преобразование по меньшей мере части энергии электромагнитного излучения (4'), захваченного ловушкой (7), в электрическую энергию (14). Рекуперационное устройство (6, 6а, 6b) содержит лучевую ловушку (7) с полостью (70) и по меньшей мере с одним световым входным отверстием (71) для ввода в полость (70) электромагнитного излучения (4'). Абсорбенты (9) рекуперационного устройства (6, 6а, 6b) расположены внутри полости (70) лучевой ловушки (7) и выполнены с возможностью поглощать по меньшей мере часть входящего в полость (70) электромагнитного излучения (4'), преобразовывать его в тепловую энергию и нагревать текучий теплоноситель (12). Тепловой двигатель (10), в частности паровая турбина или двигатель Стирлинга, в который подается текучий теплоноситель (12), выполнен с возможностью преобразовывать по меньшей мере часть тепловой энергии текучего теплоносителя (12) в механическую энергию (13). Генератор (11) соединен с тепловым двигателем (10) и выполнен с возможностью преобразовывать по меньшей мере часть механической энергии (13) в электрическую энергию (14). 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 5 ил.

Лазерная перфорационная машина // 2611619

Изобретение относится к области лазерных машин для создания перфораций в фильтрах комбинированных сигарет, сформированных из двух сигарет с двойным фильтром между ними. Машина (10) содержит левосторонний лазерно-лучевой излучающий блок (28), который сводит в одну точку лазерный луч (BL), поступающий к правой части (16R) двойного фильтра (16) с образованием перфораций (H), наклоненных к оси сигареты (12) с двойным фильтром, и правосторонний лазерно-лучевой излучающий блок (30), который сводит в одну точку лазерный луч (BR), поступающий к левой части (16L) двойного фильтра (16) с образованием перфораций (H), наклоненных к оси сигареты (12), когда она расположена на позиции перфорирования (PP), находящейся на дорожке для транспортировки. Изобретение позволяет упростить конструкцию лазерной перфорационной машины. 7 з.п. ф-лы, 12 ил.