Сварка лазерным лучом

При сварке лазерным лучом источником тепловой энергии служит мощный сконцентрированный световой луч, получаемый в специальных установках, называемых лазерами. В настоящее время основное приме­нение имеют рубиновые лазеры с искусственным рубином, содержащим оксид алюминия (А1₂0₃) и небольшую добавку оксида хрома (Сг₂0₃). Такой лазер состоит из цилиндрического рубинового стержня 1 (рис. У.32), ксеноновой лампы 2, линзы 4 и охлаждающей системы 3. Торцы стержня отполированы и посеребрены. Один, служащий для вы­хода наружу светового луча, частично прозрачен. При вспышке ксено­новой лампы, питаемой разрядным током конденсаторов, атомы хрома рубинового кристалла переходят из нормального в возбужденное состоя­ние. Однако через несколько миллисекунд они снова возвращаются в исходное состояние, беспорядочно излучая фотоны красного света. Поток их вдоль оси стержня вызывает излучение новых фотонов, которые по­переменно отражаются от зеркальных торцовых граней, увеличивая этим интенсивность общего излучения. При накоплении определенного уровня фотонов они в виде потока красного света прорываются через по­лупрозрачный торец стержня наружу. Пройдя через линзу 4, сфокуси­рованный пучок 5 попадает на изделие 6. Продолжи­тельность импульса излучения лазерного луча равна ты­сячным и миллионным долям секунды.

Отдельными точками лазерным лучом можно сва­ривать различные металлы толщиной до 0,5 мм. Его применяют также для получения отверстий в твердых сплавах, тугоплавких металлах, алмазах, рубинах и др.

Рис, У.32. Схема сварки световым лазерным лучом,

§ 29. Плазменно-дуговая сварка

Электронной плазмой называют сильно ионизированный газ, состоя­щий из нейтральных атомов и моле­кул, ионов и электронов. Для полу­чения плазменной дуги соосно стол­бу дуги, горящей между катодом и анодом, в узком канале водоохлаж-даемого медного сопла 3 специаль­ной плазменной горелки (рис. У.ЗЗ) пропускают поток газа. При увели­чении тока столб дуги в ограничен­ном стенками канала сопле горелки расширяться не может, поэтому з,а счет его сжатия, а также сжатия газо­вым потоком температура столба дуги и степень ионизации газа резко повышаются. Практически почти весь газ, проходящий сквозь столб сжатой дуги, ионизируется и превращается в плазму.

Различают плазменную дугу прямого и косвенного действия. Дуга 4 прямого действия (рис. У.ЗЗ, а) горит между вольфрамовым электродом 1 (катодом) и изделием 5 (анодом). Температура такой дуги достигает 20 000—30 000 °С.

Дуга косвенного действия (рис. У.ЗЗ, б) горит между вольфрамовым электродом / и медным соплом 3 горелки. Давлением потока газа иони­зированный газовый поток выдувается из сопла горелки в виде яркого концентрированного пламени 4. Его температура достигает 15 000 °С и выше. Ток к вольфрамовому электроду подводят через мундштук 2, а к корпусу горелки — вблизи сопла. В качестве плазмообразующего газа для сварки используют главным образом аргон. Плазменной дугой сваривают углеродистые и нержавеющие стали, тугоплавкие и цветные металлы, а также неметаллические материалы толщиной от нескольких десятков микрометров и больше.

§ 30. Сварка взрывом

При сварке взрывом (рис. У.34) лист 3, привариваемый по всей плос­кости к листу 4, устанавливают на расстоянии 2—3 мм и под углом а к нему. На поверхность листа 3 укладывают взрывчатое вещество 2 (порох, гексоген и др.), которое воспламеняется от запальника /. При

воспламенении взрывчатки мощная взрывная вол­на распространяется по всей поверхности листа 3 и создает на него огромное давление (порядка 10⁵ ат). При соударении свариваемых поверхно­стей в поверхностных слоях возникает пластиче­ская деформация и расплавление микрооблас­тей, в результате чего и происходит сварка.

Сварка взрывом дает возможность соединять как однородные (серебро, алюминий, титан, медь, сталь и др.), так и разнородные (титан и сталь.

Рис. У.34. Схема сварки взры- V ' ^г „ ^{г 4} _ч

вом. титан и медь, алюминии и титан и т. д.) металлы.