В современной России стоят задачи модернизации и развития ключевых отраслей промышленности – авиастроения, судостроения, трубопроводного транспорта, что требует создания оборудования и технологий, обеспечивающих сварку металлов больших толщин с минимальными сварочными деформациями, высоким качеством формирования сварного шва и обеспечением требуемых механических свойств соединения.
Технологии лазерно-дуговой сварки обладают рядом преимуществ как по сравнению с лазерной сваркой, так и с традиционными сварочными технологиями. Наличие дополнительного источника нагрева делает данную технологию менее чувствительной к зазорам. Возможность дополнительного легирования сварного шва за счет металла электрода позволяет получать сварные соединения с заданными прочностными характеристиками. Взаимодействие лазерного излучения и электрической дуги стабилизирует горение дуги при высокоскоростной обработке, а качество швов при этом не уступает лазерным.
Институт лазерных и сварочных технологий проводит исследования в области гибридной лазерно-дуговой обработки уже более 15 лет. За это время были разработаны теоретические основы процессов гибридной лазерно-дуговой сварки, технологии сварки сталей различных марок и технологии сварки легких сплавов, отработаны технологии сварки стыковых, тавровых и угловых соединений. Проводятся исследования по разработке технологии лазерно-дуговой сварки металлов толщиной до 65 мм. На сегодняшний день ИЛиСТ обладает ноу-хау гибридной лазерно-дуговой сварки сталей больших толщин и алюминиевых сплавов, а также изготавливает лазерно-дуговые технологические комплексы в соответствие с техническими требованиями заказчика.
ПРЕИМУЩЕСТВА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ
Лазерно-дуговые сварочные технологии обеспечивают получение равнопрочных сварных соединений из трубных сталей класса прочности Х80-Х100. Возможность однопроходной сварки металла толщиной до 20 мм позволяет увеличить притупление и уменьшить тем самым объем разделки при сварке продольных швов труб. Уменьшение тепловложения и количества наплавляемого металла, необходимого для заполнения разделки, положительно сказывается на механических свойствах сварного соединения, а также приводит к экономии сварочных материалов. В ИЛИСТ разработаны технологии сварки трубных сталей, толщиной до 20мм.
Судостроение относится к числу бюджетоформирующих отраслей, причем как федерального, так и региональных уровней. Технологическое перевооружение судостроительной промышленности, основанное на внедрении инновационных технологий и современного оборудования в производственный цикл предприятий отрасли, является необходимым условием повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции.
Высокие требования к качеству сварных конструкций и производительности сварочного процесса определяют актуальность разработки современных высокоэффективных сварочных технологий. Наиболее перспективной для судостроения является лазерно-дуговая сварка. Высокие скорости сварки и низкий уровень сварочных деформаций, а также высокий уровень автоматизации, характерные для лазерно-дуговых технологий, позволяют значительно повысить производительность сборочно-сварочного процесса и снизить затраты на последующую правку судовых конструкций. В ИЛИСТ разработаны технологии лазерно-дуговой сварки типовых элементов судовых конструкций из сталей различных марок и сплавов.
Современные тенденции к снижению веса, материалоемкости и себестоимости конструкций в транспортном и энергетическом машиностроении, аэрокосмической индустрии, электротехнической и других отраслях промышленности требуют все более широкого внедрения легких материалов (сплавы на основе Al иTi), обладающих высокими прочностными и эксплуатационными характеристиками, и разработки рациональных легких конструкций, включающих разнородные соединения. Основными их достоинствами как конструкционных материалов являются малая плотность, высокая удельная прочность, высокая коррозионная стойкость.В связи с широким использованием в промышленности алюминиевых сплавов возникает потребность в получении сварных соединений, удовлетворяющих следующим требованиям:
При лазерно-дуговой сварке алюминиевых сплавов сварные соединения удовлетворяют вышеописанным требованиям: качественное формирование сварного соединения образуется за счёт высокой скорости сварки и наличии присадочного металла, благодаря которому возможно сваривать пластины с зазором и восполнять легколетучие легирующие элементы в металле шва (достижение требуемых механических свойств), испаряющиеся при использовании высококонцентрированных источников энергии. Отсутствие внутренних дефектов обеспечивается как сканированием лазерного излучения поперёк шва, так и изменением мощности дуговой составляющей. Помимо выше перечисленных преимуществ, сварные соединения, образованные при лазерно-дуговой сварке, также обладают низкими сварочными деформациями, что позволяет сократить время технологического цикла при изготовлении конечного продукта и снизить его себестоимость.
Институтом лазерных и сварочных технологий разработана и применяется лазерно-дуговая сварка алюминия и титана.