Лазерный мир

Мешкова А.И., Копцева Н.В., Ефимова Ю.Ю., Никитенко О.А., Голубчик Э.М. // Журнал Обработка сплошных и слоистых материалов, Выпуск № 2 (41) / 2014, с: 28-32, УДК: 621.771

Cварка является одним из ведущих технологических процессов, применяемых для большинства отраслей промышленности. Одним из самых современных и перспективных методов соединения металлов, привлекающих внимание в последние годы, является лазерная сварка. В листопрокатном цехе № 11 (ЛПЦ-11) в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК») в линии агрегата непрерывного горячего цинкования (АНО/АГЦ) методом лазерной сварки впервые было начато укрупнение рулонов. Опыт лазерной сварки рулонного металлопроката в технологических потоках отсутствовал, поэтому возникла необходимость проведения ряда металлографических исследований сварных соединений холоднокатаной стали.
Большое значение для обеспечения требуемых свойств продукции имеет кристаллическая структура формирующегося сварного соединения. Известно, что на качество сварных швов при лазерной сварке влияет фокусировка луча, поскольку диаметр сфокусированного излучения определяет площадь нагрева и плотность мощности излучения. При этом фокальную плоскость, на которой сфокусированный световой пучок имеет наименьший диаметр, располагают выше или ниже свариваемых поверхностей. При изменении расстояния от головки лазера до поверхности свариваемого металла положение фокальной плоскости изменяется, что влияет на тепловую мощность в зоне сварки.
Целью данной работы явилось исследование кристаллических зон в сварных соединениях, полученных при различных положениях фокального пятна при лазерной сварке полосы из низкоуглеродистой стали в условиях комплекса холодной прокатки ОАО «ММК».
Работа выполнялась на образцах сварных соединений листовой стали марки 10пс толщиной 0,4 мм, прошедшей обработку на стыкосварочных машинах фирмы Miebach. Параметры опытных режимов лазерной сварки указаны в табл. 1.
Комплекс металлографических исследований был проведен с использованием светового микроскопа Meiji Techno при увеличении от 50 до 1000 крат с помощью программного обеспечения и алгоритмов обработки металлографических изображений «Thixomet PRO.
Стандартные методы оценки структуры стали и сплавов». При этом использовались возможности этой программы строить панорамные изображения, которые позволяют увидеть всю площадь сварного соединения в целом.
Испытания микротвердости осуществляли на твердомере Buehler Micromet методом вдавливания алмазной пирамиды с углом между противоположными гранями 136º в соответствии с ГОСТ 9450-76. Микротвердость измерялась в поперечном сечении нетравленых шлифов в направлении от оси сварного шва к основному металлу в трех зонах по толщине листа: на периферии вблизи каждой из поверхности листа со стороны широкой части шва (ряд 1), со стороны узкой части шва (ряд 3), а также по центральной линии сечения (ряд 2), как показано на рис. 1. Замеры выполнялись до тех пор, пока не достигали твердости свариваемого металла.
Полученные панорамные микрофотографии микроструктуры сварных соединений, представленные на рис. 2, свидетельствуют о том, что при увеличении фокусного расстояния лазера возрастает зона рекристаллизации сварного соединения, что оказывает основное влияние на длину зоны разупрочнения.
Результаты исследования показали, что характер изменения микротвёрдости по мере удаления от оси сварного шва соответствует расположению структурных зон и их протяжённости. Распределение микротвердости со стороны широкой части шва (ряд 1), со стороны узкой части шва (ряд 3) и по средней линии сечения (ряд 2) при меньшем фокусе лазера наиболее равномерное как в зоне кристаллизации шва, так и в околошовной зоне (зоне термического влияния), что показано на рис. 3.

Полное содержание статьи: http://www.magtu.ru/dokumenty/finish/575-obrabotka-sploshnykh-i-sloistykh-materialov/4207-2-2014.html