Дисертація доктора філософії. Альошин Андрій Андрійович. Гібридне лазерно-дугове зварювання алюмінієвого сплаву 5083 із використанням квазінеперервного випромінювання волоконного лазера.

Реєстраційний номер

0826U005189, Дисертація доктора філософії

На здобуття

Доктор філософії

Дата захисту

25-09-2026

Статус

Наказ про видачу диплома

Назва роботи

Гібридне лазерно-дугове зварювання алюмінієвого сплаву 5083 із використанням квазінеперервного випромінювання волоконного лазера.

Здобувач

Альошин Андрій Андрійович,

Керівник Хаскін Владислав Юрійович
Опонент Блощицин Михайло Сергійович
Опонент Скоробагатько Юлія Петрівна
Рецензент Хохлов Максим Андрійович
Рецензент Тунік Алла Юріївна

Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист

Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії науки України

Опис

Роботу присвячено вирішенню науково-технічної задачі підвищення швидкості процесів зварювання, а також якості виготовлених зварних конструкцій через зменшення тепловкладання порівняно із дуговим зварюванням за рахунок спільного впливу на метал лазерного випромінювання і дуги з плавким електродом. При цьому додатковим чинником зменшення тепловкладання є імпульсна модуляція лазерного випромінювання у режимі квазінеперервного (QCW) випромінювання. Підвищення швидкості зварювання є можливим за рахунок отримання синергетичного ефекту і виникненню нового гібридного джерела енергії при взаємодії сфокусованого випромінювання і дуги з плавким електродом. Тому актуальність роботи міститься у створенні нового способу підвищення швидкості зварювання із одночасним збільшенням глибини проплавлення, зменшенням кількості потрібного для формування швів електродного металу і підвищенням механічних властивостей одержуваних з'єднань. Досліджено умови виникнення сталого синергетичного ефекту при взаємодії імпульсного лазерного випромінювання з дугою плавкого електроду і його впливу на ефективність процесів зварювання алюмінієвого сплаву 5083, розроблено базовіх технологічні прийоми лазерно-дугового зварювання з використанням квазінеперервного (QCW) випромінювання, а також необхідне для їх промислового впровадження обладнання. В роботі отримало подальший розвиток питання підготовки поверхні під гібридне лазер-MIG зварювання алюмінієвих сплавів, а саме показано, що за рахунок дії дуги плавкого електроду відбувається подрібнення окисної 3 пілвки і знижається ризик утворення пор і тріщин при зварюванні. При зварюванні крайок алюмінієвих сплавів із хімічним травленням відбувається неповне усунення окісної плівки, що знижає міцність утворюваних зварних з'єднань. У разі шабрення на крайках можутьлишатисяшматкиокісноїплівки, що не заважає створенню якісного зварного з'єднання. Отримало подальший розвиток питання встановлення сталого синергетичного ефекту при гібридному лазер-MIG зварюванні алюмінієвого сплаву 5083, а саме показано, що у разі застосування QCW випромінювання отримання такого ефекту характеризується падінням напруги на дузі на 1-2 В порівняно із MIG процесом, що відбувається за умови збереження дистанції між віссю сфокусованого QCW випромінювання і електродним дротом до 3 мм. Вперше встановлено, що поєднання неперервної дуги плавкого електроду з кавзінеперервним випромінюванням (QCW) волоконного лазера при зварюванні алюмінієвого сплаву 5083 дає ефект, близький до звичайного лазер-MIG зварювання джерелами енергії неперервної дії, але відрізняється можливістю зменшення середньої лазерної потужності на 50-100%, що сприяє підвищенню на 15-25% ефективного ККД процесу лазер-MIG зварювання QCW випромінюванням. Вперше встановлено, що застосування гібридного лазер-MIG процесу з QCW випромінюванням дозволяє знизити погону енергію зварювання до 1,5-2 разів із одночасним зниженням розміру зварювальної ванни приблизно на 20-30% порівняно із традиційним MIG зварюванням. Це дає підставу для очікування зниження залишкових деформацій з'єднань алюмінієвого сплаву 5083, отриманих кавзінеперервним гібридним лазер-MIG зварюванням. Вперше встановлено особливості впливу квазінеперервного випромінювання волоконного лазера на формування зварних з’єднань сплаву 5083, отриманих гібридним лазер-MIG способом: квазінеперервне випромінювання частотою 5 кГц із середньою потужністю 500 Вт і піковою потужністю 2500 Вт здатне замінити приблизно до 1000 Вт потужності неперервного випромінювання, однак при цьому характер формування і 4 структуроутворення швів дещо зміщується у бік параметрів, характерних для MIG зварювання. Зокрема, твердість швів при гібридному зварюванні становить HV 180-190 при дендритному параметрі 10 мкм, у той час як при MIG зварюванні твердіть становить HV 150-160 при гібридному параметрі 13 мкм. Ширина швів при гібридному зварюванні зменшується на 20-30% відносно MIG зварювання, а глибина проплавлення збільшується до 30-40%. Виявлені в роботі особливості та закономірності лазер-MIG зварювання дозволили розширити уявлення про процес гібридного зварювання і на основі цього розробити рекомендації по проектуванню комбінованих зварювальних головок для лазер-MIG процесів та передового зварювального обладнання, розробити та оптимізувати за критерієм формування шву технологічні параметри лазерно-плазмового зварювання алюмінієвого сплаву 5083. За результатами роботи запропоновано технологію лазер-MIG зварювання алюмінієвого сплаву 5083 товщиною 4 мм за критерієм якісного формування швів типу С або В за стандартом ISO 10042. Було розроблено технологічні прийоми одностороннього гібридного лазер-MIG зварювання, які дозволяють отримувати зварні з’єднання з алюмінієвого сплаву 5083 товщиною 4 мм (та у прогнозному діапазоні товщин 4– 8 мм) з міцністю до 96% від міцності основного металу.

Дата реєстрації

2026-09-11

Додано/оновлено в НРАТ

2026-09-11 / 2026-10-12