Отраслевой стандарт ОСТ 4Г 0.010.228-83 Отраслевая система технологической подготовки производства (ОСТПП). Сборочно-сварочное производство. Лазерная сварка. Методические указания по применению (с Изменениями N 1, 2, 3 ред. от 01.01.1992).

Отраслевой стандарт ОСТ 4Г 0.010.228-83 Отраслевая система технологической подготовки производства (ОСТПП). Сборочно-сварочное производство. Лазерная сварка. Методические указания по применению (с Изменениями N 1, 2, 3 ред. от 01.01.1992).

ОСТ 4Г 0.010.228-83

Группа Т53

ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

СБОРОЧНО-СВАРОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

ЛАЗЕРНАЯ СВАРКА

Методические указания по применению*

_____________

* Измененная редакция, Изм. N 2.

ОКСТУ 0014

Директивным письмом организации от 06.04.83 N 017-107/К/1579 срок действия установлен с 01.07.84 до 01.07.89*.

ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ВНЕСЕНЫ: Изменение N 1, утвержденное 04.04.1988 и введенное в действие c 01.09.1988; Изменение N 2, утвержденное 30.12.1988 и введенное в действие c 01.07.1989; Изменение N 3, утвержденное 08.07.1991 и введенные в действие c 01.01.1992

Настоящий стандарт устанавливает методику по применению лазерной сварки.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Сущность лазерной сварки заключается в использовании лазерного излучения для образования неразъемного соединения при взаимном оплавлении соединяемых материалов или преимущественном оплавлении одного из них, или наплавлении одного на другой нерасплавляемый (сварка-пайка),

1.2. Лазерное излучение может быть сформировано в виде отдельных импульсов (моноимпульсов), периодически повторяющихся импульсов или в виде непрерывного излучения.

1.3. (Исключен, Изм. N 2).

1.4. Лазерная сварка производится на воздухе с обдувом защитным газом (аргоном, гелием, азотом), в защитной контролируемой атмосфере (аргона, гелия, азота) и в вакууме.

1.5, 1.6. (Исключены, Изм. N 2).

1.7. Основными параметрами лазерной сварки при работе в режиме импульсного генерирования лазерного излучения являются:

- энергия импульса лазерного излучения, Дж;

- длительность импульса лазерного излучения, с;

d - диаметр пучка лазерного излучения в зоне сварки, мм;

- частота повторения импульсов лазерного излучения, Гц;

- скорость сварки, м/ч;

q - расход защитного газа, л/ч.

1.8. Основными параметрами лазерной сварки при работе в режиме непрерывного генерирования лазерного излучения являются:

P - мощность лазерного излучения, Вт;

d - диаметр пучка лазерного излучения в зоне сварки, мм;

- скорость сварки, м/ч;

q - расход защитного газа, л/ч.

1.9. (Исключен, Изм. N 2).

1.10. Механическая прочность сварного соединения, полученного лазерной сваркой, должна составлять не менее 0,8 предела прочности менее прочного из свариваемых материалов.

1.11. Применение лазерной сварки для сборки изделий обеспечивает точность изготовления, соответствующую квалитету 8 и выше, при изготовлении деталей с точностью, соответствующей этим квалитетам.

1.12. (Измененная редакция, Изм. N 1); (Исключен, Изм. N 2).

2. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

2.1. Требования к конструкции свариваемых изделий

2.1.1. Конструкция свариваемых изделий не должна затруднять свободного доступа лазерного излучения, подачи защитного газа в зону сварки, отсоса сварочного аэрозоля из этой зоны и освещения зоны сварки для обеспечения возможности оптического контроля за процессом сварки.

2.1.2. Проектирование конструктивных элементов сварных соединений под лазерную сварку может выполняться в соответствии с рекомендуемым приложением 1.

2.1.3. Предельные отклонения свариваемых кромок по толщине должны выбираться в соответствии с табл.1.

Таблица 1

мм

Толщина кромки						Предельное отклонение
От 0,01	до 0,05			включ.		±0,002
Свыше	0,05	до	0,1		"	±0,01
"	0,1	"	0,2		"	±0,02
"	0,2	"	0,4		"	±0,03
"	0,4	"	0,6		"	±0,05
"	0,6	"	1,0		"	±0,1
"	1,0

2.1.4. Величина максимально допустимого зазора "b" (см. рекомендуемое приложение 1) между свариваемыми кромками не должна превышать 15% толщины меньшей из свариваемых кромок.

При односторонней сварке стыковых соединений (типа С

, С

) из малоуглеродистой стали зазор под сварку не должен превышать 6% от толщины свариваемой кромки.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.1.5. При проектировании сварных узлов изделия необходимо предусмотреть возможность применения технологической оснастки, обеспечивающей соблюдение геометрических форм и размеров изделия после сварки.

2.1.6. В сварных соединениях смещение свариваеамых кромок элементов относительно друг друга не должно превышать 20% толщины меньшей из свариваемых кромок.

2.1.7. Шероховатость поверхностей свариваемых кромок должна быть от 0,63 до 1,25 мкм.

2.1.8. В сварных соединениях с отбортовкой кромок, получаемых преимущественным оплавлением более легкоплавкого материала или наплавлением одного материала на другой нерасплавляемый, величина превышения расплавляемой кромки должна составлять (1,0-2,0) s, где s - толщина оплавляемой кромки.

2.1.9. Устанавливаются следующие обозначения видов лазерной сварки:

ЛТ - лазерная точечная - вид сварки, при котором соединение осуществляется в отдельных точках;

ЛШ - лазерная шовная - вид сварки, при котором соединение осуществляется как прерывистым, так и непрерывным швом.

2.1.10. Условное изображение и обозначение швов сварных соединений в конструкторской документации должно соответствовать ГОСТ 2.312-72.

В условном обозначении сварного шва после условного обозначения способа сварки следует указывать:

для одиночной сварной точки - размер расчетного поперечного размера точки;

для точечной сварки - размер расчетного поперечного размера точки, знак / или z и размер шага;

для прерывистого шва - размер длины провариваемого участка, знак / или z и размер шага.

2.1.11. Расстояние между рядами сварных точек указывать в конструкторской документации.

2.1.12. Класс сварного соединения устанавливается конструктором в соответствии с ОСТ 4Г 0.005.247-82.

2.2. Требования к основным и вспомогательным материалам

2.2.1. При проектировании сварных конструкций сочетание свариваемых материалов для получения прочных соединений должно выбираться с учетом их свариваемости.

2.2.2. Перечень рекомендуемых материалов и их свариваемость приведены в рекомендуемом приложении 2.

2.2.3. Вспомогательные материалы, применяемые в технологическом процессе, не должны загрязнять соединяемые детали в процессе сборки и подготовки к сварке.

2.2.4. При сварке для защиты от окисления применяются газы: аргон марки А по ГОСТ 10157-79; гелий - В4 по ТУ51-689-75 или их смеси. Азот по ГОСТ 9293-74 применяется только при сварке меди. Углекислый газ по ГОСТ 8050-85 применяется при сварке соединений из малоуглеродистой стали при отсутствии требований к их герметичности.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3. ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

3.1. Требования к подготовке деталей перед сваркой

3.1.1. Поверхности свариваемых кромок не должны иметь заусенцев, раковин, трещин, лакокрасочных покрытий и следов припоев, препятствующих образованию качественного сварного соединения.

3.1.2. Химическую обработку перед сваркой деталей из стали, меди и ее сплавов, ковара, инвара, суперинвара, алюминия и его сплавов проводить по ОСТ 107.460092.001-86 соответственно карт 1, 2 и 6.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.1.3. Свариваемые кромки деталей и сборочных единиц изделий перед сборкой под сварку должны быть протерты тканью хлопчатобумажной по ГОСТ 14253-83, смоченной в спирте по ГОСТ 17299-78 в соответствии с нормами расхода спирта по ОСТ 4Г 0.050.226-84.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

3.1.4. Подготовленные к сварке детали и сборочные единицы следует хранить в таре, помещенной в шкафы типа ШЗА-2М с защитной атмосферой или эксикаторы с поглотителем влаги типа Э-250.

Срок хранения изделий в шкафах с защитной атмосферой до 10 сут.

Срок хранения изделий в эксикаторах с поглотителем влаги до 5 сут.

Срок хранения изделий в таре без дополнительных средств защиты 1 сут.

Примечание. Срок хранения изделий из малоуглеродистой стали в шкафах с защитной атмосферой, в эксикаторах с поглотителем влаги и в таре без дополнительных средств защиты до 30 сут.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.2. Требования к технологической оснастке

3.2.1. Оснастка должна обеспечивать точность сборки свариваемой конструкции в соответствии с требованиями, предъявляемыми к изделию.

Примечание. Материал для конструируемой оснастки выбирается в соответствии с ее назначением (справочное приложение 3).

3.2.2. Оснастка должна обеспечивать перемещение свариваемого стыка изделия относительно точки фокусировки лазерного излучения или обеспечивать точное закрепление изделия в приспособлении, осуществляющем перемещение. Отклонение линии стыка от оси лазерного излучения в процессе сварки должно быть не более 0,05 мм. Отклонение поверхности свариваемых кромок от фокальной плоскости в процессе сварки должно быть не более ±0,2 мм.

В нахлесточных сварных соединениях (типа Н

, Н

) отклонение лазерного луча от параллельного лучу торца верхнего свариваемого элемента не более

±0,1

мм при коэффициенте перекрытия не менее 0,6.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.2.3. Оснастка должна обеспечивать свободный доступ лазерного излучения в зону сварки, подачу защитного газа и отсос сварочного аэрозоля из этой зоны.

3.2.4. Оснастка не должна затруднять освещение зоны сварки и использование защитных средств, обеспечивающих безопасность наблюдения за процессом сварки.

3.3. Технические характеристики оборудования

3.3.1. Технические характеристики основных типов оборудования, применяемого для лазерной сварки, приведены в табл.2.

3.4. Методика выбора оптимального режима лазерной сварки

3.4.1. Режим сварки зависит от толщины кромок сварного соединения, теплофизических, оптических и химических свойств свариваемых материалов, требований, предъявляемых к сварному соединению (механическая прочность, вакуумная плотность, точность геометрической формы, внешний вид и т.д.), расположения кромок свариваемых деталей относительно оптической оси лазерного излучения и среды. Ориентировочные режимы сварки по ОСТ 4Г 0.054.329-85.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

3.4.2. Порядок установки основных параметров режима лазерной сварки следующий:

установить величину диаметра пучка лазерного излучения в зоне сварки в зависимости от требуемых размеров сварного шва;

установить свариваемое изделие таким образом, чтобы свариваемые кромки находилиась в фокальной плоскости объектива;

установить величину энергии импульса (мощности) лазерного излучения и длительности импульса, обеспечивающие предполагаемое проплавление;

установить скорость сварки при шовной лазерной сварке в импульсном режиме, дополнительно установить частоту повторения импульсов лазерного излучения с учетом получения требуемого перекрытия сварных точек;

установить расход защитого газа.

3.4.3. При сварке деталей из однородных металлов и сплавов с кромками сварного соединения одинаковой толщины центр пятна лазерного излучения следует совмещать со стыком.

3.4.4. При сварке деталей из однородных металлов и сплавов с кромками сварного соединения разной толщины центр пятна лазерного излучения должен быть смещен относительно линии стыка на кромку большей толщины на величину от 0,1 до 0,4 поперечного (продольного) размера сварной точки.

3.4.5. При сварке деталей из металлов и сплавов с различными температурами плавления для получения соединения с преимущественным оплавлением кромки из более легкоплавкого металла или наплавлением ее на другую нерасплавляемую кромку центр пятна лазерного излучения должен быть смещен относительно линии стыка на кромку из более легкоплавкого металла на величину от 0,1 до 0,5 поперечного (продольного) размера сварной точки, с взаимным оплавлением кромок центр пятна лазерного излучения должен быть смещен на более тугоплавкий металл на величину от 0,2 до 0,5 поперечного (продольного) размера сварной точки.

3.4.6. При сварке металлов и сплавов, имеющих разные коэффициенты отражения, центр пятна лазерного излучения должен быть смещен относительно линии стыка на кромку из металла или сплава, имеющего больший коэффициент отражения на величину от 0,1 до 0,4 поперечного (продольного) размера сварной точки.

Примечание. Центр пятна лазерного излучения может быть совмещен с линией свариваемых кромок при нанесении на свариваемые кромки металла, имеющего больший коэффициент отражения, металлических и неметаллических покрытий, снижающих коэффициент отражения. Коэффициенты отражения поверхности металлов приведены в справочном приложении 4.

3.4.7. (Исключен, Изм. N 2).

3.4.8. Качество получаемого сварного соединения определять по результатам металлографического анализа шлифа сварного соединения, получаемого при сварке образца или изделия.

3.4.9. При получении неудовлетворительного результата проводить повторную сварку образца или изделия и металлографический анализ полученного сварного соединения.

Таблица 2

Технические характеристики основных типов применяемого оборудования

Тип оборудо- вания	Активный элемент	Параметры лазерного излучения					Диаметр пятна в зоне сварки, мм	Скорость сварки, м/ч
		Длина волны, мкм	Длитель- ность импульса, мс	Энергия в импульсе, Дж	Частота повторения импульсов, Гц	Средняя мощность излучения, Вт
УЛ-20М	Рубин	0,894	1-7	30	0,2	15	0,6-1,5	1,8
Квант 10	Стекло	1,06	3,5-7	30	0,1-1,0
Квант 12	Гранат	1,06	1,5; 2; 2,5; 4	5	0,1-20,0	30	0,25-1,0	12
СЛС-10-1	Стекло	1,06	2; 4	8	0,5	5	0,4-1,0	12
Квант 15	Стекло	1,06	1,5; 2; 2,5; 4	8	0,1-20,0	80
Квант 16	Стекло	1,06	4-7	15	0,1-1,0	80	0,7-1,4	21-33,6
Квант 17	Гранат	1,06	2; 3	4	0,1-20,0		0,7
Квант 30	Гранат	1,06	0,1-7	0,05-2	0,1-20,0	10	0,05-0,5
Квант 40	Гранат	1,06	0,1-10,0	0,5-30	0,2-150,0	125	0,2-1,5	90
Квант 50	Гранат	1,06	0,1-10,0	0,5-30	0,2-150,0	125	0,2-0,8	90

3.5. Основные виды дефектов швов сварных соединений, причины их возникновения и меры предупреждения

3.5.1. Внешний осмотр производить с использованием оптических средств с четырех-, десятикратным увеличением.

3.5.2. Перечень характерных дефектов в соединениях, получаемых лазерной сваркой, причины их возникновения и меры предупреждения их возникновения приведены в табл.3.

4. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

4.1. При эксплуатации установок лазерной сварки следует руководствоваться общими требованиями безопасности при сборочно-сварочном производстве ОСТ 4Г 0.091.265 и "Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров" N 2393-81 и "Санитарными правилами работы с источниками неиспользуемого рентгеновского излучения" N 1960-79.

4.2. Работу на оборудовании для лазерной сварки необходимо выполнять, соблюдая требования инструкции по эксплуатации данного оборудования.

4.3. Лазеры, применяемые в оборудовании для лазерной сварки, по степени опасности генерируемого ими излучения должны относиться к лазерам II и III классов.

4.4. Для предупреждения поражения работающих на установках лазерной сварки электрическим током следует руководствоваться "Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей".

4.5. При работе с защитным газом, находящимся в баллонах, следует соблюдать "Правила устройства и безопасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением", утвержденные Госгортехнадзором СССР 19 мая 1970 г.

4.6. Для защиты оператора лазерной установки и других лиц, не занятых на обслуживании лазеров, но в соответствии со своими служебными обязанностями могущих работать вблизи лазеров, от поражения прямым, зеркально отраженным и диффузно рассеянным излучением необходимо руководствоваться "Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров" N 2392-81 и "Санитарными правилами работы и источниками неиспользуемого рентгеновского излучения" N 1960-79.

4.7. В помещениях должна проводиться нормализация ионного состава воздуха.

4.8. К работе с лазером допускаются лица не моложе 18 лет и прошедшие предварительный при поступлении на работу и периодические медицинские осмотры согласно приказу N 400 Министерства здравоохранения СССР от 30 мая 1969 года.

Таблица 3

Наименование дефекта	Причины возникновения дефекта	Меры предупреждения возникновения дефекта
Непровар	Повышенная величина зазора между свариваемыми кромками, смещение оси лазерного излучения относительно линии стыка, нарушение режима сварки (мала энергия, мощность лазерного излучения, мала длительность импульса)	Соблюдение требований настоящего стандарта при сборке, соблюдение требований настоящего стандарта при проведении сварки, соблюдение разработанного режима сварки
Подрез зоны	Нарушение режима сварки (высокая плотность энергии, мощности лазерного излучения, плохая защита металла шва от окисления)	Соблюдение разработанного режима сварки
Трещина сварного соединения	Наличие на свариваемых кромках инородных легкоплавких материалов (припоя, покрытия)	Соблюдение требований настоящего стандарта при подготовке деталей к сварке
Пора сварного шва	Загрязнение свариваемых кромок	То же
Свищ сварного соединения	Загрязнение свариваемых кромок
Кратер	Резкое прекращение процесса сварки	Плавное уменьшение энергии (мощности) лазерного излучения по окончании сварки
Прожог сварного соединения	Нарушение режима сварки (высокая плотность энергии, мощности лазерного излучения)	Соблюдение разработанного режима сварки
Поверхностное окисление	Нарушение режима сварки (плохая защита металла шва от окисления)	То же

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Рекомендуемое

ПОДГОТОВКА КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПОД ЛАЗЕРНУЮ СВАРКУ

Тип соединения	Форма подготовки кромок	Характер выпол- ненного соединения	Условное обозна- чение сварного соеди- нения	Конструктивные элементы
				подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного соединения
Нахлесточное	Без подготовки	Односто- роннее с полным проплав- лением	Н
Нахлесточное	Без подготовки	Односто- роннее с несквоз- ным проплав- лением	Н
Нахлесточное	Без подготовки	Односто- роннее	Н
Нахлесточное	С отверстием	Односто- роннее	Н
Нахлесточное	Без подготовки	Односто- роннее	Н
Нахлесточное	Без подготовки	Односто- роннее	Н
Нахлесточное	Без подготовки	Двусто- роннее	Н
Нахлесточное	Без подготовки	Односто- роннее	Н
Нахлесточное	С отверстием	Односто- роннее	Н
Нахлесточное	Без подготовки	Двусто- роннее	Н
Стыковое	Без подготовки	Односто- роннее	С
Стыковое	Без подготовки	Односто- роннее с замком	С
Стыковое	С отбортовкой двух кромок	Односто- роннее	С
Стыковое	С двумя бортиками в соединении замком	Односто- роннее с замком	С
Стыковое	С одним бортиком	Односто- роннее с замком	С
Стыковое	Без подготовки	Односто- роннее	С
Стыковое	С пазом	Односто- роннее	С
Стыковое	Без подготовки	Односто- роннее	С
Стыковое	С пазом	Односто- роннее	С
Угловое	С отбортовкой одной кромки	Односто- роннее	У
Угловое	С бортиком и отбортовкой одной кромки	Односто- роннее	У
Угловое	С двумя бортиками	Односто- роннее	У
Угловое	С одним бортиком	Односто- роннее	У
Угловое	Без подготовки	Односто- роннее	У
Угловое	С пазом	Односто- роннее	У
Угловое	Без подготовки	Односто- роннее	У
Угловое	С пазом	Односто- роннее	У
Тавровое	С пазом	Односто- роннее	Т
Тавровое	Без подготовки	Односто- роннее	Т
Тавровое	Без подготовки	Двусто- роннее	Т
Тавровое	С отверстием	Односто- роннее	Т
Тавровое	С отверстием	Односто- роннее	Т

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рекомендуемое

ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ СВАРИВАЕМОСТЬ

Мате-

риалы

32 НКД

Алю-

ми-

ний

Воль-

фрам

Тан-

тал

Мо-

либ-

ден

Нио-

бий

Ти-

тан

Х18Н10Т

Мо-

нель-

ме-

талл

МнМц40-

1,5

Х20Н80

50НЦ

40Н10Р

36Н

29НК

Ни-

кель

Брон-

за

Ла-

тунь

Медь

Пла-

тина

Се-

реб-

ро

Зо-

ло-

то

Золото

Серебро

Платина

Медь

Латунь

Бронза

Никель

29НК

36Н

40Н10Р

50НП

Х20Н80

МнМц40-1,5

Монель-

металл

Х18Н10Т

Титан

Ниобий

Молибден

Тантал

Вольфрам

Алюминий

32НКД

Примечание. + - хорошая свариваемость; х - удовлетворительная свариваемость; · - неудовлетворительная свариваемость; - - отсутствует свариваемость.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Справочное

КОНСТРУКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ

Назначение оснастки	Материал	Покрытие
Сборка изделия под сварку. Оснастка находится вне зоны термического влияния	Любой конструкционный материал, обеспечивающий работоспособность оснастки	Любое покрытие, обеспечивающее работоспособность оснастки
Сборка изделия под сварку. Оснастка осуществляет поджатие свариваемых кромок и находится в зоне термического влияния:
для поджатия без теплоотвода;	Сталь	-
	Сталь	Никель 12-18 мкм
для поджатия и теплоотвода;	Медь и сплавы, алюминий и сплавы, молибден	-
для экранирования от воздействия лазерного излучения	Медь, алюминий	-

Примечание. Поверхности приспособлений, применяемых для лазерной сварки, должна иметь минимально возможный из условий эксплуатации коэффициент отражения для уменьшения рассеивания света на длине волны излучения лазера.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Справочное

КОЭФФИЦИЕНТЫ ОТРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ

Материал	Подготовка поверхности	Спектральный коэффициент отражения
Серебро (покрытие)	После осаждения в вакууме	0,982
Золото (покрытие)	После осаждения в вакууме	0,982
Алюминий	Лист в состоянии поставки	0,940
Медь	Полированная	0,901
Молибден (монокристалл)	Шлифованная с последующим электрополированием	0,840
Магналий	Полированная	0,840
Палладий	Полированная	0,730
Платина и сплавы на основе платины	Полированная	0,770
Сталь углеродистая	Полированная	0,650
Вольфрам	Полированная и очищенная	0,620
Титан и сплавы на основе титана	Полированная	0,590
Хром	Полированная	0,560
Олово	Полированная	0,540
Цинк	Полированная	0,500

Примечание. Значение коэффициентов отражения дано для лазерного излучения

=1,06 мкм при температуре образцов 293-295 К и угле падения лазерного излучения близкому к нормальному.

Лист регистрации изменений

Изм.	Номера листов (страниц)				Номер документа	Подпись	Дата	Срок введения изменения
	изме- ненных	заме- ненных	новых	аннули- рованных
3	Обл.				11С107.03-91		9.12.92