Материал: Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

прокачка) — лазеры делятся на две группы. Первая из них при­ меняется в трубчатых однолучевых лазерах со сравнительно малой мощностью и в многолучевых лазерах, например типа МТЛ-2 и «ИГЛАН» (ЛН-2,5 НМ). Вторая — со скоростью про­ качки газа до 100 м/с — в лазерах мощностью ^ 1 кВт. По на­

правлению газового потока относительно электродов газораз­ рядной камеры и зеркал резонатора последняя группа делится на лазеры с продольной прокачкой: ИЛГН-707, VFA-500-5000; RS-1200-5000 (трубчатые лазеры) и поперечной прокачкой: мо­ дели 971, 973, 820, ЛГТ-2.01, ЛГТ-2.02, Плутон-1 (ЛН-1.2НО), ТЛ-1,5, ТЛ-5М и т. п. Возбуждение (накачка) рабочего газа

осуществляется: разрядом постоянного тока (лазеры ЛН-1.2НО, ТЛ-5М, модели 973, RS-1000 и др.); высокочастотным разрядом

Мощные электроионизационные лазеры с предыонизацией пуч­ ком электронов, созданные в СССР и за рубежом, к настоя­ щему времени широкого применения не получили.

чивают качество излучения с расходимостью 5—1 мрад. В ус­ тойчивых резонаторах выходное зеркало, как правило, изготов­ ляют из селенида цинка. Качество материала и обработки этого элемента в значительной мере определяет качество излучения лазера. Глухое и промежуточные зеркала устойчивых резона­ торов, а также выходное зеркало неустойчивых резонаторов из­ готовляют из меди, кремния и других материалов с покры­ тиями, обеспечивающими коэффициент отражения 98—99,6 % для длины волны 10,6 мкм.

Охлаждение оптики и юстировочных узлов резонатора осу­ ществляется обычно термостабилизированной двухконтурной во­ дяной системой, а охлаждение рабочего газа теплообменником газ — вода с развитой рабочей поверхностью.

Система управления лазеров обеспечивает заданный цикл работы, необходимые блокировки, стабилизацию основных па­ раметров и выполнена на лазерах ЛГТ-2.01, RS-1000, моделях

971 и 973 в виде релейной схемы и отдельных электронных бло­ ков. Управление лазерами ЛГТ-2.02, ТЛ-1,5, VFA и модели 825 осуществляется микроЭВМ. Коммутация лазерного излучения

осуществляется либо внешним поглотителем, являющимся од­ новременно калориметрическим индикатором мощности излу­ чения с постоянной времени от 5 до 30 с, либо коммутацией электрического разряда в камере. Для индикации мощности в процессе сварки или резки используется ответвитель в виде вращающегося пропеллера, направляющего 1—3 % мощности на болометрический или другой датчик. В случае, если глухое зеркало резонатор'а пропускает часть излучения, датчик уста­ навливается непосредственно за ним. Постоянная времени дат­ чиков 100—1 мс.

Основные технические характеристики отечественных СО2- лазеров приведены в табл. 6.8, а зарубежных— в табл. 6.9. Ла­ зеры с расходимостью 1—2 мрад рекомендуется использовать

6.3.3- Система транспортировки и фокусировки излучения

Система транспортировки и фокусировки излучения СТФЛ со­ стоит из защитных лучепроводов, отклоняющего зеркала и фо­ кусирующего устройства. Отклоняющее зеркало изменяет ход луча и направляет его в зону обработки. Для маломощных твердотельных лазеров с длиной волны излучения 1,06 мкм с этой целью используются призмы полного внутреннего отра­ жения и интерференционные зеркала с многослойным диэлек­ трическим покрытием. Для С 02-лазеров применяют медные зер­ кала, для мощных лазеров — зеркала с водяным охлаждением.

фокусирующее устройство — тубус, установленный с воз­ можностью перемещения относительно поверхности обрабаты­ ваемого изделия, в котором закреплена линза из оптического стекла — для твердотельных лазеров, из хлорида калия или селенида цинка с интерференционным просветляющим покры­ тием— для СОг-лазеров. Защита линз (кроме стеклянных) от продуктов, выделяющихся при обработке изделия, осуществля­ ется шторкой, образуемой продуваемым очищенным и осушен­ ным воздухом. Для получения высоких плотностей мощности (5 МВт/см2), обеспечивающих «кинжальное» проплавление при сварке, фокусное расстояние линз не должно превышать 10— 15 см. Уменьшение фокусного расстояния также нежелательно из-за трудности защиты линз от продуктов деструкции и увели­ чения сферической аберрации. Применяются, кроме того, фоку­ сирующие устройства с отражательной оптикой в виде одного фокусирующего зеркала или разных вариантов объектива Кас­ сегрена.

6.3.4. Система газовой защиты

Система предназначена для предотвращения окисления ме­ талла сварного шва, в том числе его корня, и включает сопла разнообразной конструкции. Конструкция сопел, кроме того, должна обеспечивать сдув паров и брызг, образующихся при сварке, в сторону от оси лазерного луча. В зависимости от хи­ мической активности свариваемых металлов, мощности излуче­ ния лазера и требующейся глубины проплавления используется конкретная конструкция сопла и подбирается состав подавае­ мого в зону обработки газа.

6.3.5. Система относительного перемещения луча и изделия

Относительное перемещение луча и изделия реализуется обычно за счет движения детали, осуществляемого манипулятором с ЧПУ с разным числом степеней свободы в зависимости от тре­ бующейся сложности обработки. Скорость перемещения 40—

400 м/ч. В случае обработки массивных и крупногабаритных изделий рационально перемещать луч с помощью подвижных зеркал. Наибольший интерес представляет система с рабочим инструментом, закрепленным в руке антропоморфного робота. Излучение от лазера к инструменту передается через зеркала, установленные.в шарнирных узлах робота.

Г л а в а 7 О Б О Р У Д О В А Н И Е Д Л Я Д У Г О В О Й С В А РК И

7.1.Источники сварочного тока

7.1.1.Общие сведения

Принцип устройства. На рис. 7.1 представлены структурные схемы статиче­

ских источников сварочного тока. Основным узлом традиционных источников переменного тока (рис. 7.1, а) является специальный, как правило, однофаз­ ный сварочный трансформатор Т. По этому основному узлу источники пере­ менного тока часто называют просто сварочными трансформаторами.

Традиционные источники постоянного тока (рис. 7.1,6) на базе трансфор­ матора Т и полупроводникового выпрямителя В получили названия сварочных выпрямителей. В источниках по схемам рис. 7.1, а, б трансформатор работает при сетевой частоте 50 Гц.

Широкое распространение получили также инверторные источники тока (рис. 7.1, в). В таких источниках сетевое напряжение выпрямляют (51), ин­ вертируют (И 1) в напряжении повышенной частоты, трансформируют, по­ вторно выпрямляют (52), а в источниках переменного тока снова инверти­ руют (И 1) в напряжение прямоугольной формы заданной низкой частоты (30—300 Гц).

Промежуточное положение занимают источники (рис. 7.1, г), в состав которых входит простейший 50-Гц сварочный выпрямитель (Т , В ); регули­ ровка тока — полупроводниковым ключевым регулятором (Я), работающим на повышенной частоте.

В состав оборудования для сварки вольфрамовым электродом в среде

электродом в среде активных и инертных газов.

Ручная и автоматическая сварка вольфрамовым электродом легированных сталей, меди и титана в среде инертных газов