Расширение возможностей импульсных YAG-лазеров миллисекундного диапазона длительности в технологии сварки

На основе исследований зависимости динамических параметров роста парогазового канала и глубины зоны плавления от формы импульсов лазерного излучения и пространственных параметров пучка сформулированы требования к характеристикам излучения, обеспечивающим многократное увеличение глубины плавления по отношению к глубине, считавшейся предельной. Создана новая лазерная установка для глубокой высококачественной сварки. Обоснована роль буферного объема расплава в подавлении выброса жидкого металла из зоны нагрева при прогибе поверхности расплава. Экспериментально зафиксировано увеличение скорости роста парогазового канала в процессе увеличения его длины (самоконцентрация теплового источника). На глубинах, соответствующих преимущественно вертикальной ориентации потоков жидкости, обнаружено крупномасштабное вихревое движение расплава. Экспериментально выявлено наличие экстремума зависимости глубины проникновения фронта плавления от апертурного угла β и установлено, что максимальная глубина достигается при β = 0.075 — 0.08 рад. Даны рекомендации по проектированию импульсных лазерных технологических установок для высококачественной глубокой сварки металлов.