Использование промежуточных вставок для сварки СО2-лазером стали 321 и титанового сплава
Научная библиотека 17.04.2020 Комментарии к записи Использование промежуточных вставок для сварки СО2-лазером стали 321 и титанового сплава отключеныСенаева Екатерина Игоревна, Макаров Алексей Викторович, Пугачева Наталья Борисовна, Трушина Е. Б., Вичужанин Дмитрий Иванович // В сборнике: МЕХАНИКА, РЕСУРС И ДИАГНОСТИКА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ XII международная конференция : Сборник материалов. Екатеринбург, 2018. С. 345.
Известно, что коррозионностойкие аустенитные стали и титановые сплавы обладают плохой свариваемостью. Дополнительные трудности возникают при необходимости соединить конструктивные элементы, изготовленные из этих разнородных материалов, из- за существенных различий их теплофизических свойств. В этом случае с целью получения прочного соединения целесообразно использовать промежуточные пластины для создания плавного перехода от одного материала к другому при их расплавлении, а также снижения вероятности появления трещин в зонах термического влияния. Традиционно используют в качестве промежуточных прослоек сплавы на основе Cu, Ag и Ni. Особенно эффективно применение переходных вставок при использовании высококонцентрированных источников энергии – лазера и электронного луча.
Цель нашего исследования – определение микроструктуры, фазового и химического составов сварных швов, полученных при лазерной сварке листов толщиной 3 мм из аустенитной стали 321 и титанового сплава через промежуточные пластины Cu, Ag-Cu-Zn и Ni.
Сварку листов толщиной 3 мм проводили СО2-лазером постоянного действия с максимальной мощностью 3 кВт. Образцы двигались относительно лазерного луча со скоростью около 1 м/мин, мощность излучения составляла 2,3 кВт. Для защиты поверхности сварочной ванны и перегретых околошовных зон использовали смесь углекислого газа с воздухом. На всех образцах проведен анализ макро- и микроструктуры, определен характер распределения значений микротвердости по высоте и ширине швов. Локальный химический состав определяли на растровом электронном микроскопе TESCAN VEGAII XMU с энергодисперсионной приставкой фирмы OXFORD, фазовый рентгеноструктурный анализ выполняли на дифрактометре Shimadzu XRD7000. Прочность соединений определяли по результатам испытаний на статическое растяжение на машине INSTRON 8801.
При лазерной сварке коррозионностойкой аустенитной стали 321 и титанового сплава через промежуточные пластины меди, сплава Ag-Cu-Zn и никеля на границе между материалом шва и соединяемыми листами формируются диффузионные переходные зоны, придающие прочность соединениям. Высокие скорости охлаждения при лазерной сварке позволяют получать в сварном шве и диффузионных переходных зонах твердые растворы, упрочненные дисперсными частицами интерметаллидов, размеры которых не превышают 30 нм. Максимальная прочность соединения получена при использовании промежуточной медной пластины – sв = 385 МПа. Сварной шов в этом случае состоит из твердого раствора на основе Cu и частиц Ti(Fe,Cr)2, TiCu4. Шов, полученный с промежуточной вставкой пластины Ag-Cu-Zn имеет минимальную толщину, наиболее дисперсную и однородную структуру, но его прочность невелика – sв = 289 МПа, что связано с невысокой прочностью твердого раствора на основе Ag. При использовании пластины никеля зафиксирована междендритная усадочная пористость и микротрещины на границе с титаном, поэтому прочность соединения составила всего sв = 156 МПа.
Работа выполнена на оборудовании центра коллективного пользования
«Пластометрия» ИМАШ УрО РАН в рамках выполнения государственного задания ФАНО России по темам АААА-А18-118020790145-0 и № АААА-А18-118020190116-6.
