Лазерный мир

Калашников К.Н.1,2, Жуков Л.Л.2, Дмитриев А.В.2 , Калашникова Т.А.2, 1Национальный исследовательский Томский государственный университет, 2Институт физики прочности и материаловедения СО РАН // В сборнике: МЕХАНИКА, РЕСУРС И ДИАГНОСТИКА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ XII международная конференция : Сборник материалов. 2018. С. 148.

Известно, что в процессе лазерной сварки, как и в результате любой другой сварки плавлением, возможно образование макродефектов типа несплошностей и структурных микродефектов, которые могут понизить прочность получаемых изделий. Основной причиной возникновения таких дефектов, как правило, является не оптимальный подбор параметров сварки для выбранного материала. В связи с этим актуальной задачей является поиск способов оптимизации режимов сварки для получения соединений высокой прочности. В работе было использовано внедрение ультразвукового воздействия в процессе лазерной сварки. В качестве заготовок для исследуемых образцов использовался листовой прокат из аустенитной стали 12Х18Н10 толщиной 5,0 мм. Образцы были получены методами лазерной сварки без ультразвукового воздействия и лазерной сварки с ультразвуковым воздействием. Далее образцы подвергались испытаниям на статическое растяжение и ударную вязкость. Также были выполнены измерения микротвердости полученных сварных соединений.

В результате выполненных исследований было выявлено, что образцы, сваренные без ультразвукового воздействия, имеют прочность при растяжении от 580 до 591 МПа при прочности основного металла 690 МПа. Деформация происходит однородно в три основные стадии. Относительное удлинение образцов при растяжении достигает 50 %. Значения ударной вязкости в сварном шве составляют 52–55 % от ударной вязкости основного металла. Измерения микротвердости показывают, что в зоне шва наблюдается незначительное увеличение средних значений микротвердости относительно основного металла.

Образцы, сваренные с применением ультразвукового воздействия, показывают более высокие значения предела прочности при растяжении в сравнении с образцами, полученными без ультразвукового воздействия. Более того, при различных режимах сварки значения прочности являются очень близкими и изменяются от 602 до 606 МПа. Значения ударной вязкости также превышают таковые для сварки без ультразвукового воздействия и составляют 59–62 % от ударной вязкости основного металла. Средние значения микротвердости немного ниже, чем в образцах, сваренных без ультразвукового воздействия, однако они практически не изменяются при отклонении от оптимального режима.

Основываясь на вышесказанном, можно сделать вывод, что применение ультразвукового воздействия в процессе лазерной сварки позволяет получать сварные соединения высокой прочности. Важным фактором является небольшое изменение прочностных характеристик при отклонениях от оптимального режима и увеличение их средних значений, в отличие от лазерной сварки без ультразвукового воздействия.

Работа выполнена при финансовой поддержке государства в лице Минобрнауки России (Соглашение № 14.607.21.0190, идентификатор проекта RFMEFI60717X0190).