Лазерный мир

Коцур И.П., Рябинкина П.А., Градусов И.Н., Никулина А.А. // Инновации в машиностроении (Инмаш-2015), Сборник трудов VII международной научно-практической конференции. 2015, Страницы: 280-284, УДК: 620.1; 621.791.011

Представлены структурные исследования сварных швов между заготовками из углеродистой (У8) и хромоникелевой (12Х18Н10Т) сталей, полученных лазерной сваркой при скоростях 50, 75 и 100 мм/с и одинаковой мощности лазерного излучения — 4 кВт. Структурные исследования были проведены с использованием методов световой, растровой электронной микроскопии и оценки микротвёрдости по Виккерсу. Полученные результаты показали, что сварные швы характеризуются существенной неоднородностью. При скоростях сварки 75 и 100 мм/c в сварных швах были обнаружены трещины. При скорости 50 мм/с крупных дефектов обнаружено не было, но уровень микротвёрдости сварного шва значительно превышает уровень микротвёрдости свариваемых материалов.

Structural investigation of carbon steel and chrome-nickel steel joints obtained by laser welding
The joint of dissimilar metals between eutectoid steel and chrome-nickel steel are welded by laser beam with three different welding speeds 50, 75 and 100 mm/s with identical laser beam power of 4 kW. The microstructure of dissimilar joints was investigated using light and scanning electron microscope. Also microhardness was conducted across the welded joints by using Vickers’ microhardness testing machine.

На сегодняшний день лазерная сварка используется для получения сварных соединений как между однородными, так и разнородными металлами и сплавами [1-5]. Лазерное излучение, исходящее от лазерной установки, фокусируется в пучок с меньшим сечением и попадает на контакт свариваемых деталей, где поглощенное излучение расплавляет металл, формируя сварной шов. Механические свойства швов, как показывает практика сварки деталей малой толщины (менее 10 мм), обычно находятся на уровне основного металла [1].
За последние 30 лет активно расширяется применение лазерных технологий в промышленности. Лазерная сварка занимает достойное место в различных производственных областях благодаря использованию ее достоинств — точности и скорости процесса [2].
Цель данной работы заключалась в исследовании особенностей строения сварных швов между заготовками из углеродистой и хромоникелевой сталей, полученных лазерной сваркой на различных режимах.
Материалы и методы исследования. Для получения соединений использовали заготовки из сталей У8 и 12Х18Н10Т размерами 50103 мм. Разделку кромок не проводили. Химический состав сталей приведен в таблице 1. Сварку осуществляли на установке Erlaser Weld. Режимы получения соединений представлены в таблице 2. Структурные исследования проводили с использованием светового микроскопа Carl Zeiss Axio Observer A1m и растрового электронного микроскопа Carl Zeiss EVO50 XVP с энергодисперсионным спектрометром INCA Energy. Дюрометрические исследования выполняли на микротвердомере Виккерса 402MVD.

Результаты и обсуждения. Общий вид сварных соединений, полученных на различных режимах, представлен на рисунке 1. Для всех сварных швов характерен высокий уровень микротвѐрдости (рисунок 2). Максимальный уровень микротвѐрдости (1527 HV) был зафиксирован на образцах, сваренных со скоростью 100 мм/с. При этом средний уровень микро-твердости свариваемых материалов составляет 250 — 300 HV. Также высокий уровень микротвѐрдости (1393 HV) в зоне сварного шва показали образцы, полученные на скорости 75 мм/с (рисунок 2). Для образцов, сваренных при скорости 50 мм/с, характерен существенно более низкий уровень микротвѐрдости, находящийся на уровне 667 HV. Трещины, наблюдаемые на образцах, полученных по режимам № 1 и 2, свидетельствуют о высоком уровне внутренних напряжений в сварных швах.

Полное содержание статьи: https://elibrary.ru/item.asp?id=24165303