Лазерный мир

В.Д. Шелягин, В.Я. Саенко, А.А. Полишко, В.А. Рябинин, А.В. Бернацкий, С.Н. Степанюк, И.Н. Клочков // Журнал:
Автоматическая сварка, 3-4/2015, Страницы: 44-50, УДК: 621.791:669.295

АННОТАЦИЯ:

Показана возможность получения лазерной сваркой равнопрочных с основным металлом стыковых соединений листового проката ВТ1-0 ДШП толщиной 12 мм, предварительно упрочненного азотом (0,098 мас. %) из газовой фазы в процессе дугошлакового переплава. В ходе экспериментальных исследований была выполнена двухсторонняя сварка стыковых соединений с применением излучения Nd:YAG-лазера. Результаты макро- и микроисследований, замеры распределения микротвердости НV, механические свойства при испытании на статическое растяжение и ударный изгиб подтвердили высокое качество стыковых соединений. Однородность структуры, отсутствие трещин, пор и других дефектов свидетельствуют о перспективности разработки технологии лазерной сварки технического титана ВТ1-0 ДШП, упрочненного азотом (до 0,1 мас. %).

Для достижения поставленной цели были выполнены эксперименты по лазерной сварке двухсторонних стыковых соединений листового проката ВТ1-0 ДШП толщиной 12 мм, упрочненного азотом (0,098 мас.%) из газовой фазы в процессе ДШП.
Химический состав (мас.%) листового проката ВТ1-0 ДШП толщиной 12 мм, используемого для сварных образцов, приведен в табл. 1, а механические свойства в табл. 2. Эксперименты проводили на лабораторном стенде, смонтированном на базе трехкоординатного манипулятора «Ласточка-1» производства ИЭС им. Е.О. Патона. Для экспериментов использовали Nd:YAG-лазер «DY044» с длиной волны излучения λ = 1,06 мкм. Лазерное излучение передавалось по изготовленному из кварцевого стекла оптическому волокну диаметром 600 мкм и длиной 20 м. Из оптоволокна лазерное излучение попадало в коллиматор, где преобразовывалось с помощью системы оптических элементов, приобретало необходимые геометрические размеры и затем попадало на фокусирующую кварцевую линзу диаметром 50 мм с фокусным расстоянием F = 300 мм. Эксперименты проводили по схеме, приведенной в работе [6]. Образцы фиксировали в струбцине, расположенной на предметном столе, а лазерную головку закрепляли на подвижной каретке манипулятора, как показано на рис. 1.
Сварку осуществляли в атмосфере активных (N2) и инертных газов (Ar, He). Технологические режимы сварки пластин сплава ВТ1-0 ДШП толщиной 12 мм, упрочненного азотом (0,098 %), представлены в табл. 3.
Полученные сварные соединения подвергали макро- и микроструктурным исследованиям, а также определяли их механические характеристики при испытании на статическое растяжение и ударный изгиб в состоянии после сварки.
Схематическое изображение этапов формирования двухсторонних стыковых швов лазерной сваркой показано на
рис. 2. Внешний вид сваренных пластин и технологические режимы лазерной сварки с двух сторон представлены на рис. 3, 4 и в табл. 3.
Двухсторонние стыковые швы на обеих сварных пластинах отличаются хорошим формированием, каких-либо поверхностных дефектов в металле шва или ЗТВ не обнаружено.
Металлографические макро- и микро- исследования (рис. 5, 6) показали, что в результате выполнения лазерной сваркой двухсторонних стыковых швов по обоим технологическим вариантам получены качественные стыковые соединения без трещин, пор и других дефектов.

Полное содержание статьи: http://patonpublishinghouse.com/as/pdf/2015/pdfarticles/04/6.pdf