СПОСОБ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СВАРКИ
METHOD OF VIBRATIONAL WELDING

Изобретение относится к способу сварки, в котором сварочный луч совершает колебательное движение.
При лазерной наплавке жаропрочных сплавов на никелевой основе с высокой долей металлической фазы γ’ уже во время затвердевания расплава может происходить образование термических трещин. За счет уменьшения диаметра луча лазера с круговым распределением интенсивности повышается скорость охлаждения и может предотвращаться возникновение трещин при затвердевании. Однако за счет этого уменьшается скорость наплава материала.
Поэтому задачей изобретения является создание способа сварки, с помощью которого можно достигать высоких скоростей охлаждения и одновременно высоких скоростей наплава.
Задача решена с помощью способа, согласно пункту 1 формулы изобретения.
В зависимых пунктах формулы изобретения указаны другие предпочтительные меры, которые можно произвольно комбинировать друг с другом с целью достижения других преимуществ.
С помощью способа создаются при сварке просто и быстрее свободные от трещин микроструктуры.
На фиг.1 схематично показана система наплава с лазером и подачей порошка.
Чертеж и описание представляют лишь примеры выполнения изобретения.
За счет колебательного движения в горизонтальном и/или вертикальном направлении, а также изменения лазерного излучения постоянно изменяется фронт затвердевания, так что реализуется колебательный вид затвердевания. За счет постоянно изменяющейся функции затвердевания прерывается рост зерен во время затвердевания расплава, и структура затвердевает мелкозернистой. За счет мелкозернистости структуры остающиеся напряжения сварки распределяются на границах зерен, так что предотвращаются трещины в сварном шве или в наплавленном валике, или между ними.
Способ сварки может представлять собой переплавку или наплав. В обоих способах имеются расплав и фронт затвердевания.
На фиг.1 показано устройство 1 способа сварки, в частности способа лазерной сварки.
Способ не ограничивается способом лазерной сварки, а пригоден также для способа электронной сварки и других способов сварки, таких как способы плазменной сварки или же другие способы аддитивного изготовления.
На подложку 4, которая в турбинных лопатках представляет жаропрочный сплав на основе никеля или кобальта с высокой долью фазы γ’ и поэтому обычно трудно поддающийся сварке сплав, наносится материал. Наплавочный валик 6 в качестве части наплава уже образован.
Там, где лазер своим лазерным лучом в качестве, например, источника 13 энергии направлен на подложку 4, имеется ванна 7 расплава. Через порошковое сопло в качестве, например, подвода 10 материала подается порошок 8.
Это лазерное излучение является, в частности, импульсным, и материал 8 подается в виде порошка, однако может подаваться также в виде проволоки.
Лазерное излучение соответственно подвод 13 энергии может перемещаться туда и обратно вдоль направления 16 вертикально к поверхности 5 подложки 4, так что создается изменение диаметра лазерного луча на поверхности ванны 7 расплава. Отклонение составляет предпочтительно между 1 мм и 2 мм.
Перпендикулярно направлению 16 может предпочтительно выполняться в качестве альтернативы или дополнительно колебательное движение за счет горизонтального движения 19 поперек движения вперед подвода 13 энергии лазерного излучения и подачи 10 порошка относительно ванны 7 расплава. Отклонение колебательного движения составляет предпочтительно между 1 мм и 2 мм.
Подлежащая сварке область имеет по меньшей мере в одном направлении длину, большую или равную 4 мм, т.е. предпочтительно создаются или наносятся несколько наплавленных валиков рядом друг с другом, которые могут также перекрываться.
Вертикальное движение 16 соответственно горизонтальное движения 19, можно применять по отдельности или в комбинации друг с другом как при переплавке, так и наплаве, и накладываться на движение вперед подвода 13 энергии относительно подложки 4. Таким образом, на виде сверху на подложку 4 в направлении 16 при колебательном движении в направлении 19 получается зигзагообразное движение, движение в форме меандра или синусоидальное движение. Аналогичным образом это относится также к виду перпендикулярно направлению 16 при колебательном движении в направлении 16.
За счет этого на основании изобретения достигаются улучшенные свойства материала.