Устройство для удаления газообразных продуктов горения при проведении гибридной лазерно-дуговой сварки

Полезная модель относится к средствам, применяемым в процессе гибридной лазерно-дуговой сварки изделий для удаления газообразных продуктов горения.
Гибридная лазерно-дуговая сварка сопровождается выделением сварочных аэрозолей, брызг расплавленного металла и газов, поднимающихся над зоной сварочной ванны в виде облака или струи
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является устройство, известное из патента RU 179866, которое содержит набор параллельных коробов, размещённых под обрабатываемым материалом, снабжённый средством откачки воздуха из них, и дополнительно установленный неподвижно набор форсунок для поочередной подачи импульсов сжатого воздуха в короба с их противоположной стороны от размещения средства откачки воздуха.
Однако известное техническое решение не может быть в таком виде использовано для удаления газообразных продуктов горения, образующихся в процессе гибридной лазерно-дуговой сваркой, т.к. аэрозоли, брызги расплавленного металла и газы поднимаются над сварочной ванной.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение эффективного удаления продуктов горения в процессе гибридной лазерно-дуговой сварки при сохранении качества сварного шва.
Техническим результатом является создание устройства для решения указанной технической проблемы.
Дополнительно заявляемое устройство повышает качество сварного шва за счёт улучшения проплавляющей способности, снижения вероятности появления дефектов, таких как газовые поры и несплавления, предотвращения превышения проплавления, т.е. образования капель с обратной стороны свариваемых поверхностей.
Заявляемый технический результат достигается за счёт того, что устройство для удаления газообразных продуктов горения при проведении гибридной лазерно-дуговой сварки выполнено с возможностью  неподвижного размещения над зоной сварочной ванны с использованием дуговой горелки и лазерного луча и содержит кожух и эжектор, при этом кожух снабжен наклонным патрубком для прохождения лазерного луча, и выполнен с первым отверстием для пропускания проволокопровода газовой горелки и вторым отверстием для соединения с эжектором.
Кроме того в устройстве кожух может быть выполнен в форме полуцилиндра, закрытого с торцевых сторон, наклонный патрубок установлен с наклоном в сторону, противоположную расположению первого отверстия, второе отверстие выполнено в торцевой части со стороны расположения первого отверстия и максимально близко к краю торцевой части.
Полезная модель поясняется с помощью фигуры, на которой показан общий вид кожуха.
На фигуре  позициями 1-3 обозначены:
1 – первое отверстие, предназначенное для дуговой горелки,
2 – наклонный патрубок, для прохождения лазерного луча в зону сварки,
3 – второе отверстие для соединения с соплом эжектора.
Устройство предназначено для неподвижного закрепления над зоной сварочной ванны и содержит кожух и эжектор в качестве средства для создания зоны пониженного давления. Кожух выполнен с двумя отверстиями. Первое отверстие 1 предназначено для пропускания проволокопровода дуговой горелки. Второе отверстие 3 предназначено для соединения с соплом эжектора. Кожух снабжен наклонным патрубком 2, установленным с наклоном в сторону, противоположную расположению первого отверстия 1. Кожух выполнен в форме полуцилиндра, закрытого с торцевых сторон, а второе отверстие 3 выполнено в торцевой части с противоположной стороны расположения первого отверстия 1 и максимально близко к краю указанной торцевой части.
Первое отверстие 1 имеет внутреннюю резьбу для установки дуговой сварочной горелки, на сопле которой выполнена наружная резьба, т.е. кожух накручивается на сопло. Второе отверстие 3 выполнено резьбовым, в которое устанавливается цанговый штуцер или резьбовой соединитель, к которому подсоединен гибкий жаропрочный шланг, подсоединенный к эжектору. С помощью эжектора через второе отверстие 3 откачивается воздух, защитный газ, плазма, пары металла и продукты горения. В результате создается пониженное давление, которое позволяет сместить металл с задней стенки сварочной ванны в сторону сопла эжектора и не захлестывать парогазовый канал, что облегчает проникновение лазерного луча вглубь металла. За счет создания области пониженного давления появляется возможность удерживать расплавленный металл в сварочной ванне, предотвращая образование превышения проплавления (капель).
Неподвижное закрепление кожуха может быть обеспечено с помощью хомутов, скоб и других подходящих приспособлений.
Устройство используют следующим образом.
Заявляемое устройство размещают над зоной сварочной ванны. К первому отверстию 1 подключают сварочную горелку, пропуская через первое отверстие 1 проволоку проволокопровода газовой горелки. Лазерный луч, излучаемый лазерной головкой, направляют через наклонный патрубок 2. Ко второму отверстию 3, служащему для направления через него сжатого воздуха в пространство над сварочной ванной, ограниченное кожухом, подключают эжектор.
В получаемой конструкции за лазерным лучом по направлению сварки установлен эжектор.
Таким образом перед сваркой кожух крепится к конструктиву сварочной головки, дуговая горелка и лазерный луч сквозь отверстия направляются в одну зону сварки, к торцу подводится эжектор.
При этом устройство для удаления газообразных продуктов гибридной лазерно-дуговой сварки установлено неподвижно и покрывает зону сварки. Движение осуществляет только трубная заготовка по ходу сварки. Благодаря тому, что отверстие для эжектора расположено позади лазерного луча, защитный газ, выходящий из сварочной горелки, защищает сварочную ванну, а затем откачивается вместе с остальными продуктами горения.
В качестве средства для откачки используют эжектор, который в процессе сварки создает поток воздуха для откачки газообразных продуктов сварки отрицательно влияющих на качество сварного соединения.
Гибридную лазерно-дуговую сварку осуществляют следующим образом.
На свариваемые кромки трубной заготовки, собранные встык, без зазора или нормируемым зазором, исключающим проваливание лазерного луча и образование непровара, наносят технологический шов с целью фиксации кромок друг относительно друга для предотвращения их коробления при последующей сварке. Этап технологического шва не является обязательным для получения указанного технического результата и может быть исключен.
На стык свариваемой трубной заготовки направлена дуговая сварочная горелка, которая переплавляет технологический шов и расплавляет поверхностный металл, облегчая в последующем прохождение лазерного луча, выполняет функцию предварительного подогрева и вносит легирующие элементы. За дугой следует лазерный луч, действующий со сквозным проплавлением, перемешивающий основной металл и присадочный металл электрода сварочной горелки.
При этом для обеспечения защиты сварочной ванны во время отсоса продуктов горения расход защитного газа в сварочной горелке увеличивается в 2-4 раза относительно стандартной сварки в защитном газе.