Impiego di un dispositivo per il vuoto locale di tipo mobile nell'applicazione del processo laser.
Deployment of mobile vacuum device in the application of laser beam welding
- Lo sviluppo del pennacchio di vapore durante la saldatura laser
di metalli con direzioni di propagazione lungo l'asse del
fascio laser comporta una riduzione della potenza del laser
assorbita nel keyhole. Questi effetti negativi possono essere
notevolmente attenuati mediante l'applicazione di una ridotta
pressione ambientale, diminuendo così l'interazione
tra il fascio laser ed i prodotti dell'evaporazione, condizione
che favorisce la stabilità del processo di saldatura e si traduce
in una maggiore profondità di penetrazione. Una tecnica
convenzionale utilizza il principio della camera a vuoto, simile
a quello utilizzato per la saldatura a fascio elettronico.
L'applicazione di questa tecnica è limitata dalle dimensioni
della camera e riduce quindi i vantaggi di questo approccio,
particolarmente per componenti di grandi dimensioni. Abbiamo
dimostrato la possibilità di applicazione del vuoto in
forma localizzata con apparecchiature mobili, che consentono
di generare unaLo sviluppo del pennacchio di vapore durante la saldatura laser
di metalli con direzioni di propagazione lungo l'asse del
fascio laser comporta una riduzione della potenza del laser
assorbita nel keyhole. Questi effetti negativi possono essere
notevolmente attenuati mediante l'applicazione di una ridotta
pressione ambientale, diminuendo così l'interazione
tra il fascio laser ed i prodotti dell'evaporazione, condizione
che favorisce la stabilità del processo di saldatura e si traduce
in una maggiore profondità di penetrazione. Una tecnica
convenzionale utilizza il principio della camera a vuoto, simile
a quello utilizzato per la saldatura a fascio elettronico.
L'applicazione di questa tecnica è limitata dalle dimensioni
della camera e riduce quindi i vantaggi di questo approccio,
particolarmente per componenti di grandi dimensioni. Abbiamo
dimostrato la possibilità di applicazione del vuoto in
forma localizzata con apparecchiature mobili, che consentono
di generare una pressione ridotta solo in una piccola zona
attorno al keyhole. Utilizzando un dispositivo di chiusura
appositamente progettato per la pressione, di tipo mobile,
che può essere spostato lungo l'asse del giunto è possibile ottenere
una pressione assoluta di circa 200 mbar. Questo è
sufficiente per aumentare la profondità di penetrazione di
circa il 50%. I campioni di acciaio grado S355 sono stati
saldati con una potenza laser incrementale da 5 kW a 12
kW a pressione atmosferica e confrontati con quelli saldati
a pressione ambiente di 200 mbar. La valutazione della sezione
longitudinale ha rivelato un aumento della profondità
di penetrazione dei giunti di circa il 35%. Inoltre, sono stati
eseguiti test di saldatura in configurazione di giunti testa a
testa con lamiere di 15 mm di spessore con diverse potenze
associate al fascio laser eseguiti a pressione atmosferica ed
a pressione ambiente ridotta di circa 200 mbar. L'aumento
nella profondità di penetrazione fino al 40% è relativo alla
pressione ridotta. In particolare, basse velocità di saldatura
con pressione ridotta si sono rivelate particolarmente vantaggiose
in termini di aumento della penetrazione.…
- The development of the vapour plume during the laser beam
welding of metals with propagation directions along the
laser beam axis leads to a reduction of the absorbed laser
power in the keyhole. These unfavourable effects can be significantly
mitigated by the application of a reduced ambient
pressure thus decreasing the interaction between the laser
beam and evaporation products, which leads to more stable
welding process and results in increased penetration depth.
A conventional technique use a vacuum chamber principle,
similar to that, used for electron beam welding. Application
of this technique is restricted by the chamber size and
reduces thus the advantages of this approach especially for
large components. We demonstrate a possibility of mobile
local vacuum application, which allows to generate a reduced
pressure only in small region around the keyhole. By
using of specially designed mobile pressure lock which can
be moved along the welding direction absoluteThe development of the vapour plume during the laser beam
welding of metals with propagation directions along the
laser beam axis leads to a reduction of the absorbed laser
power in the keyhole. These unfavourable effects can be significantly
mitigated by the application of a reduced ambient
pressure thus decreasing the interaction between the laser
beam and evaporation products, which leads to more stable
welding process and results in increased penetration depth.
A conventional technique use a vacuum chamber principle,
similar to that, used for electron beam welding. Application
of this technique is restricted by the chamber size and
reduces thus the advantages of this approach especially for
large components. We demonstrate a possibility of mobile
local vacuum application, which allows to generate a reduced
pressure only in small region around the keyhole. By
using of specially designed mobile pressure lock which can
be moved along the welding direction absolute pressure of
around 200 mbar could be obtained. This is sufficient to increase
the welding depth by around 50%. Samples from S355
were welded with an incremental laser power from 5 kW
to 12 kW at atmospheric pressure and compared to those
welded at ambient pressure of 200 mbar. The evaluation of
the longitudinal section revealed an increase of the welding
depth by about 35%. Furthermore, the welding trials in butt
joint configuration on 15 mm thick plates at various laser
beam power performed for atmospheric and reduced ambient
pressure of around 200 mbar. The increase in welding
depth up to 40% was established for reduced pressure. Particularly,
low welding speeds under reduced pressure were
especially advantageous in terms of increasing the welding
depth.…
Autor*innen: | André Schneider, Andrey GumenyukORCiD, Michael RethmeierORCiD |
---|---|
Dokumenttyp: | Zeitschriftenartikel |
Veröffentlichungsform: | Verlagsliteratur |
Sprache: | Mehrsprachig |
Titel des übergeordneten Werkes (Italienisch): | Rivista Italiana della Saldatura |
Jahr der Erstveröffentlichung: | 2016 |
Jahrgang/Band: | 04 |
Ausgabe/Heft: | 04 |
Erste Seite: | 1 |
Letzte Seite: | 8 |
DDC-Klassifikation: | Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten |
Freie Schlagwörter: | Laserstrahlschweißen; Lokale Effekte; Vakuum laser welding; local effects; vacuum |
ISSN: | 0035-6794 |
Verfügbarkeit des Dokuments: | Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access") |
Datum der Freischaltung: | 31.03.2016 |
Referierte Publikation: | Nein |