Способ колебательной сварки

Изобретение относится к области сварочного производства. Источник (13) энергии для сварки, выполненный с возможностью импульсного лазерного излучения, и элемент (10) для подвода сварочного материала, выполненный с возможностью подвода материала в виде порошка, перемещают вдоль направления сварки колебательно в вертикальном (16) направлении относительно свариваемой поверхности (5) подложки (4) и/или горизонтальном (19) направлении поперек направления сварки с обеспечением постоянного изменения фронта затвердевания расплава в сварном шве, при этом колебательные движения упомянутых источника (13) и элемента подвода (10) осуществляют в виде зигзагообразного движения, движения в форме меандра или синусоидального движения. Использование изобретения позволяет повысить качество сварного соединения. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способу сварки, в котором сварочный луч совершает колебательное движение.

При лазерной наплавке жаропрочных сплавов на никелевой основе с высокой долей металлической фазы γ’ уже во время затвердевания расплава может происходить образование термических трещин. За счет уменьшения диаметра луча лазера с круговым распределением интенсивности повышается скорость охлаждения и может предотвращаться возникновение трещин при затвердевании. Однако за счет этого уменьшается скорость наплава материала.

Поэтому задачей изобретения является создание способа сварки, с помощью которого можно достигать высоких скоростей охлаждения и одновременно высоких скоростей наплава.

Задача решена с помощью способа, согласно пункту 1 формулы изобретения.

В зависимых пунктах формулы изобретения указаны другие предпочтительные меры, которые можно произвольно комбинировать друг с другом с целью достижения других преимуществ.

С помощью способа создаются при сварке просто и быстрее свободные от трещин микроструктуры.

На фиг.1 схематично показана система наплава с лазером и подачей порошка.

Чертеж и описание представляют лишь примеры выполнения изобретения.

За счет колебательного движения в горизонтальном и/или вертикальном направлении, а также изменения лазерного излучения постоянно изменяется фронт затвердевания, так что реализуется колебательный вид затвердевания. За счет постоянно изменяющейся функции затвердевания прерывается рост зерен во время затвердевания расплава, и структура затвердевает мелкозернистой. За счет мелкозернистости структуры остающиеся напряжения сварки распределяются на границах зерен, так что предотвращаются трещины в сварном шве или в наплавленном валике, или между ними.

Способ сварки может представлять собой переплавку или наплав. В обоих способах имеются расплав и фронт затвердевания.

На фиг.1 показано устройство 1 способа сварки, в частности способа лазерной сварки.

Способ не ограничивается способом лазерной сварки, а пригоден также для способа электронной сварки и других способов сварки, таких как способы плазменной сварки или же другие способы аддитивного изготовления.

На подложку 4, которая в турбинных лопатках представляет жаропрочный сплав на основе никеля или кобальта с высокой долью фазы γ’ и поэтому обычно трудно поддающийся сварке сплав, наносится материал. Наплавочный валик 6 в качестве части наплава уже образован.

Там, где лазер своим лазерным лучом в качестве, например, источника 13 энергии направлен на подложку 4, имеется ванна 7 расплава. Через порошковое сопло в качестве, например, подвода 10 материала подается порошок 8.

Это лазерное излучение является, в частности, импульсным, и материал 8 подается в виде порошка, однако может подаваться также в виде проволоки.

Лазерное излучение соответственно подвод 13 энергии может перемещаться туда и обратно вдоль направления 16 вертикально к поверхности 5 подложки 4, так что создается изменение диаметра лазерного луча на поверхности ванны 7 расплава. Отклонение составляет предпочтительно между 1 мм и 2 мм.

Перпендикулярно направлению 16 может предпочтительно выполняться в качестве альтернативы или дополнительно колебательное движение за счет горизонтального движения 19 поперек движения вперед подвода 13 энергии лазерного излучения и подачи 10 порошка относительно ванны 7 расплава. Отклонение колебательного движения составляет предпочтительно между 1 мм и 2 мм.

Подлежащая сварке область имеет по меньшей мере в одном направлении длину, большую или равную 4 мм, т.е. предпочтительно создаются или наносятся несколько наплавленных валиков рядом друг с другом, которые могут также перекрываться.

Вертикальное движение 16 соответственно горизонтальное движения 19, можно применять по отдельности или в комбинации друг с другом как при переплавке, так и наплаве, и накладываться на движение вперед подвода 13 энергии относительно подложки 4. Таким образом, на виде сверху на подложку 4 в направлении 16 при колебательном движении в направлении 19 получается зигзагообразное движение, движение в форме меандра или синусоидальное движение. Аналогичным образом это относится также к виду перпендикулярно направлению 16 при колебательном движении в направлении 16.

За счет этого на основании изобретения достигаются улучшенные свойства материала.

1. Способ сварки, при котором источник (13) энергии для сварки, обеспечивающий импульсное лазерное излучения, и подвод (10) материала, обеспечивающий подвод материала в виде порошка, перемещают относительно поверхности (5) подложки (4) колебательно в горизонтальном (19) и/или вертикальном (16) направлении для обеспечения постоянного изменения фронта затвердевания,

причем осуществляют упомянутое колебательное движение так, что на виде на подложку (4) в направлении (16) при колебательном движении в направлении (19) получается зигзагообразное движение, движение в форме меандра или синусоидальное движение, и на виде перпендикулярно направлению (16) при колебательном движении в направлении (16) получается зигзагообразное движение, движение в форме меандра или синусоидальное движение.

2. Способ по п. 1, в котором осуществляют сварку переплавкой.

3. Способ по п. 1, в котором осуществляют сварку наплавкой.

4. Способ по п. 1, в котором в качестве подложки (4) используют жаропрочные сплавы на основе никеля или кобальта.

5. Способ по п. 1, в котором используют сварочное сопло, которое имеет подвод (10) для материала и источник (13) энергии.

6. Способ по п. 1, в котором колебательное движение составляет до 2 мм, в частности отклонение составляет между 1 мм и 2 мм.

7. Способ по п. 1, в котором область сварки по меньшей мере в одном направлении составляет больше или равна 4 мм.

8. Способ по п. 1, в котором создают или наносят несколько наплавочных валиков рядом друг с другом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки продольного шва толстостенных трубных заготовок. Технический результат: повышение качества сварного шва при сварке заготовки стыка кромок как с максимально допустимым зазором, так и излишним зазором.

Изобретение относится к способу лазерно-дуговой сварки с использованием плавящегося электрода в среде защитного газа, и может быть использовано для сварки сформованных трубных заготовок.

Изобретение относится к устройству (10) облучения обрабатывающим светом объекта, устройству и способу герметизации объекта и носителю информации. Группы источников света генерируют свет для обработки объекта, причем группы источников света изображают в рабочей плоскости (17) посредством блока (16) формирования изображения для получения обрабатывающего света.

Изобретение относится к способу восстановления элемента турбомашины. Способ включает следующие этапы: настройку (50) установки для лазерного плакирования; подготовку (11) подлежащей восстановлению части элемента турбомашины путем удаления поврежденного объема элемента; поворот элемента турбомашины относительно установки для лазерного плакирования; восстановление (12) поврежденного объема с помощью лазерного плакирования для получения восстановленного объема в поврежденном элементе; применение (13) термической обработки к восстановленному объему элемента турбомашины; выполнение (14) чистовой обработки поверхности восстановленного объема и неразрушающее тестирование (15) восстановленного объема.

Изобретение относится к способу изготовления металлической детали (200) для турбореактивного двигателя летательного аппарата. Упомянутая деталь (200) содержит, в частности, первую совокупность элементов (203), имеющих малую толщину, и вторую совокупность элементов (201; 202), имеющих большую толщину.

Изобретение относится к способу ремонта поверхности материалов суперсплава. Слой порошка (14), расположенный на подложке (12) из суперсплава, содержащего материал флюса и материал металла, нагревают энергетическим лучом (16) для формирования плакирующего слоя (10) из суперсплава и слоя (18) шлака.

Изобретение относится к области соединения металлов и может быть использовано при ремонте изготовленного из суперсплава компонента газотурбинного двигателя. Способ включает изъятие компонента из эксплуатации, удаление поврежденной части компонента для открытия ремонтируемой поверхности, покрытие ремонтируемой поверхности слоем порошка, включающим материал суперсплава и флюс, воздействие энергетическим лучом на часть поверхности сформированного слоя порошка для плавления выбранной части и образование структурированного первого слоя материала суперсплава, присоединенного к ремонтируемой поверхности и покрытого слоем шлака, удаление слоя шлака с первого слоя материала суперсплава, покрытие, по меньшей мере, первого слоя материала суперсплава дополнительным количеством упомянутого порошка, воздействие энергетического луча на дополнительное количество порошка для изготовления второго слоя материала суперсплава, присоединенного к первому слою и покрытого последующим слоем шлака, удаление последующего слоя шлака.
Изобретение относится к способу лазерного плакирования поверхности гидравлической стойки. Порошок сплава на поверхности гидравлической стойки расплавляют с использованием лазерного луча, испускаемого полупроводниковым лазером, таким образом, что образуется плакированный лазером слой.

Изобретение относится к способу изготовлению детали из хромосодержащего жаропрочного сплава на основе никеля и может найти применение при изготовлении деталей газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к способу обработки материала энергетическим лучом и способу образования изделия направленной кристаллизацией. Осуществляют выращивание подложки (24) по мере кристаллизации ванны (28) расплава под слоем (30) расплавленного шлака.

Изобретение относится к области поверхностной обработки прокатных цилиндров для получения заданной шероховатости. Установка (M) содержит устройство (МА) для поддержания обрабатываемого цилиндра (C) и приведения его во вращение вокруг его собственной продольной оси (X) и по меньшей мере одно устройство (MB), взаимодействующее с указанной первой станцией (МА) для создания и испускания с помощью оптоволоконного устройства импульсного лазерного излучения, случайным образом воздействующего на поверхность (S) цилиндра (C) и создающего заданную шероховатость на этой поверхности (S).

Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке поверхности циркониевых сплавов для повышения коррозионной стойкости поверхности. Способ обработки поверхности пластины из циркониевого сплава включает нанесение порошка оксида магния на поверхность пластины и лазерную обработку, которую осуществляют за 1-10 проходов при средней мощности лазерного излучения 10-60 Вт, частоте импульсов 20-100 кГц, скорости сканирования луча лазера 100-1000 мм/с.

Изобретение относится к области полиграфии и касается устройства и способа нарезки по размеру ленты декоративной бумаги и применение устройства для нарезки ленты.

Изобретение относится к способу сканирования трубы, предназначенной для обработки на станке для лазерной резки. Способ включает этапы, на которых: а) излучают посредством режущей головки (50) станка для лазерной резки сфокусированный лазерный луч таким образом, чтобы не происходила резка или вытравливание материала трубы (Т); b) передвигают режущую головку (50) вдоль заданного направления (х) сканирования; и с) во время перемещения режущей головки (50) вдоль направления (х) сканирования детектируют посредством соответствующих датчиков (56) излучения, отраженное или излучаемое трубой (Т), и устанавливают последовательно точка за точкой, на основе сигнала, предоставляемого датчиками (56), присутствие или отсутствие материала трубы (Т).

Изобретение относится к способу и устройствам для лазерной обработки и может быть использовано для расплавления, испарения или резки материла под действием лазерного излучения.

Изобретение относится к устройству для лучевой обработки, которое способно быстро и точно обрабатывать поверхность заготовки. Устройство (10) для обработки поверхности заготовки (W) лучом (LB) содержит источник (32) для генерирования луча (LB), средство (12) перемещения луча (LB) и несколько отражателей (14), расположенных на оптическом пути луча (LB) между средством (12) перемещения луча и обрабатываемой поверхностью.

Изобретение относится к способу изготовления металлических полос (12) с использованием одной производственной линии. По меньшей мере одну металлическую полосу (1), имеющую по существу плоскую поверхность, соединяют с замыканием по материалу непрерывно вдоль ее продольной кромки по меньшей мере с одной другой полосовой заготовкой (2) из металла.

Изобретение относится к технологии изготовления сложных отверстий с помощью лазерного луча, в частности сквозного отверстия пленочного охлаждения детали турбины.

Изобретение относится к координатному устройству и может быть использовано в высокоточном технологическом оборудовании, преимущественно при обработке изделий лазерным инструментом.

Изобретение относится к устройству для лазерной подгонки резисторов, преимущественно выполненных по тонкопленочной или толстопленочной технологии на подложках из поликора, ситалла и керамики.

Изобретение относится к способам лазерной наплавки и может быть использовано при наплавке различных материалов лазерным излучением и при выращивании монокристаллов или осуществлении направленной кристаллизации в образцах путем лазерного спекания порошковых материалов газопорошковой смеси. Cпособ выращивания монокристалла включает подачу направленного потока газопорошковой смеси из сопла устройства на подложку с одновременным расплавлением порошкового материала газопорошковой смеси на подложке лазерным лучом и перемещением сопла относительно подложки, при этом в процессе наплавки сопло перемещают относительно подложки с кристаллизатором с одновременным подъемом и меняют направление угла его наклона или положение в пространстве таким образом, чтобы осуществлялись бесконечно непрерывный рост монокристалла и заданное изменение направления его роста, при этом процесс осуществляют при скорости потока газопорошковой смеси 1-50 г/мин, линейной скорости движения лазерного луча 0,1-50 мм/с, мощности лазерного излучения 0,5-10 кВт и скорости перемещения сопла относительно подложки 0,001-30 м/с. Способ осуществляют в устройстве, содержащем лазерный блок, сопло 1 с входным патрубком для подачи газопорошковой смеси 6 на подложку 4 и волоконным кабелем, соединенным с лазерным блоком для транспортировки лазерного луча 7, столик 3 для размещения подложки 4, систему приводов для взаимного перемещения корпуса сопла относительно поверхности столика с подложкой 4, при этом устройство снабжено кристаллизатором 2, расположенным ниже выходного отверстия сопла 1 и представляющим собой водоохлаждаемый патрубок, по крайней мере, с одним ответвлением, подведенным к поверхности подложки. Технический результат изобретения заключается в получении монокристаллических изделий или изделий с направленными кристаллами в структуре без ограничения в размерах, с заданной ориентировкой и формой монокристалла. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области сварочного производства. Источник энергии для сварки, выполненный с возможностью импульсного лазерного излучения, и элемент для подвода сварочного материала, выполненный с возможностью подвода материала в виде порошка, перемещают вдоль направления сварки колебательно в вертикальном направлении относительно свариваемой поверхности подложки иили горизонтальном направлении поперек направления сварки с обеспечением постоянного изменения фронта затвердевания расплава в сварном шве, при этом колебательные движения упомянутых источника и элемента подвода осуществляют в виде зигзагообразного движения, движения в форме меандра или синусоидального движения. Использование изобретения позволяет повысить качество сварного соединения. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх