Лазерный мир

С. Ф. Гнюсов, А. М. Оришич // Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. — 2012. — Т. 321, № 2 : Математика и механика. Физика. — [С. 94-99]. УДК 621.791.14

Исследованы сварные соединения «титан — титан» и «титан — сталь 12Х18Н10Т», полученные с использованием лазерного излучения. Структура сварного шва титанового сплава ВТ1-0 имеет два характерных морфологических признака: ?-фазу с крупными полиэдрическими зернами и ?-фазу с пластинчатым характером внутризеренной структуры. Разрушение материала происходит по основному металлу и носит вязкий характер. При сварке титанового сплава с аустенитной нержавеющей сталью через медную прослойку происходит образование со стороны титанового сплава промежуточного слоя на основе интерметаллидных фаз толщиной 100…150 мкм.

Использование эффекта сверхпластичности при получении биметаллического инструмента [4], введение промежуточных вставок между свариваемыми материалами [5, 6], либо технологии сварки [7]. Успешному решению этой проблемы может способствовать развитие новых технологий, связанных с использованием высококонцентрированных лучевых источников сварочного нагрева (электронный и лазерный лучи) [8–10].
Особенностью лазерной обработки материалов является локальный характер теплового воздействия, минимальная термическая деформация, широкий диапазон регулирования энергетических характеристик лазерного луча, обеспечивающих жесткий термический режим с высокими скоростями нагрева и охлаждения, возможность получения качественных сварных швов и высокопрочных поверхностных слоев.

Целью данной работы явилось исследование структуры, фазового состава и свойств сварных соединений «титан – титан» и «титан – медь – сталь 12Х18Н10Т» полученных с использованием лучей лазера.

Материалы и методы исследования
В качестве исходных образцов для лазерной сварки использовали пластины размером 100×100 мм толщиной 2 мм из титанового сплава ВТ10 и нержавеющей стали 12Х18Н10Т. При формировании сварных соединений «титан – сталь 12Х18Н10Т» в качестве промежуточной вставки использовали медную пластину толщиной 1 мм.
Лазерную сварку исследуемых материалов в стык осуществляли с помощью непрерывного электроразрядного СО2лазера с максимальной мощностью излучения 8 кВт и площадью пучка 12 мкм2 [11]. Излучение фокусировалось на нижнюю поверхность свариваемых пластин ZnSe линзой с фокусным расстоянием 254 мм. В качестве изолирующего газа использовался гелий с расходом 50 л/мин, который подавался как в верхнюю часть сварного соединения, так и в корень шва. Качество газовой экранировки определялось визуально по характерному белому свету полученного шва.
Мощность излучения (3 кВт) и скорость сварки (1 м/мин) подбирались до полного проплавления металла.

Полное содержание статьи: http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/4375/1/bulletin_tpu-2012-321-2-21.pdf