Відпрацювання технології лазерного зварювання тонкостінного кільцевого з'єднання для виготовлення корпусної конструкції датчика
Анотація
Тонкостінні вироби з кільцевими зварними з'єднаннями широко застосовуються в сучасному машинобудуванні та приладобудуванні, де до якості зварних з’єднань висуваються особливо високі вимоги. Зварювання таких виробів супроводжується низкою технологічних викликів, особливо при використанні лазерного зварювання. Основними проблемами є нестабільність процесу переплавлення металу через малі діаметри сфокусованого лазерного випромінювання, ризик прожогів, непроварів, пороутворення, а також локальне ослаблення з’єднання через перегрів. У роботі проведено дослідження лазерного зварювання кільцевих зварних з’єднань корпусів датчиків із нержавіючої сталі AISI 304 за допомогою волоконного лазера YLR-400-WC. Зварювання здійснювалося в імпульсному режимі з частотою 1000 Гц із застосуванням високочистого аргону як захисного газу. Для забезпечення високої якості зварних з’єднань були використані спеціальні технологічні рішення: плавне наростання та зменшення потужності лазерного випромінювання на початку і в кінці зварного з’єднання для уникнення утворення кратерів, застосування прецизійного обертача з високою точністю позиціювання, а також модернізація конструкції зварюваних крайок. Під час експериментів виявлено, що первісна схема з відбортовкою тільки на кришці деталі датчика призводила до розгерметизації через перегрів у зоні кріплення контактів датчика. Для усунення цієї проблеми було розроблено нову конструктивну схему з виносними відбортовками на кришці деталі датчика та фланці, а також впроваджено систему тепловідведення з алюмінієвою проставкою і нанесеною на неї термопастою. Додатково для стабілізації обертання використано металеву кульку, що зменшувала тертя. За результатами дослідження підтверджено ефективність запропонованих рішень: досягнуто стабільне формування герметичного зварного з’єднання без дефектів і локального перегріву. Отримані дані демонструють перспективність застосування лазерного зварювання для кільцевих з'єднань тонкостінних виробів за умови оптимізації конструкції зварюваних елементів і контролю теплового режиму.
Ключові слова: лазерне зварювання, тонкостінні вироби, розробка конструкції зварного з’єднання, відбортовка, деталі з віссю обертання, нержавіючі сталі, AISI 304.
