Технология гибридной лазерной сварки с ультразвуковым воздействием на сварочную ванну

Научная библиотека Комментарии к записи Технология гибридной лазерной сварки с ультразвуковым воздействием на сварочную ванну отключены

Ежов Е.В. // В сборнике: СЕВЕРГЕОЭКОТЕХ-2021. доклады XXII Международной молодежной научной конференции. Ухта, 2021. С. 363-366.

В настоящее время существуют достаточно надёжные и отработанные технологии соединения неповоротных стыков трубопроводов дуговыми методами сварки. Однако, эти технологии связаны с введением большого количества тепла и высокой погонной энергией, что приводит к перегреву металла в зоне термического влияния. Швы имеют большой объём наплавленного металла, который по составу может отличаться от основного.

Необходимость выполнения большого количества проходов для заполнения разделки снижает производительность. Требуется достаточно большой размер разделки и значительное количество проволоки для её заполнения, что увеличивает расходы на материалы.

Указанные трудности могут быть преодолены при использовании для сварки лазерных источников энергии. Применение лазерного излучения для орбитальной сварки магистральных трубопроводов позволяет увеличить производительность, получать более благоприятные структуры, как в шве, так и в переходной зоне, обеспечивать высокий уровень механических свойств и плотности швов. Температурно-деформационные условия в зоне сварного соединения способствуют снижению вероятности образования горячих и холодных трещин [1].

Гибридная лазерно-дуговая сварка является современным и эффективным способом соединения металлических материалов, в том числе сталей различных классов. Особенность процесса лазерной сварки заключается в чрезвычайно высоких скоростях нагрева и охлаждения, которые достигаются в узкой зоне локального взаимодействия лазерного луча с металлом. Эти условия способствуют специфическим фазовым и структурным превращениям при затвердевании расплавленного металла в зоне сварки. Так, при лазерной сварке конструкционных сталей резкое изменение условий нагрева до температур расплавления и последующего быстрого охлаждения приводит к образованию в структуре шва хрупких игольчатых структур, известных как структура Видманштеттена, представленная на рисунке 1. У стали с такой структурой снижаются прочностные свойства и пластичность, что является одной из основных причин, сдерживающих широкое внедрение лазерной технологии сварки в ведущих отраслях промышленности.

Решение этой задачи заключается в управлении процессами кристаллизации в сварочной ванне, для этого используются такие методы внешней обработки, которые позволяют предотвратить снижение прочности сварного соединения за счет подавления роста ферритовых пластин Видманштеттена.
Одним из примеров такого решения является способ ультразвуковой обработки. Проведенные исследования показывают, что зернистая структура затвердевшего металла в отливках, сварочных ваннах и паяных соединениях улучшается под действием высокочастотных колебаний, а общий уровень остаточных напряжений снижается [2].

На рисунке 2 представлены фотографии микроструктуры металла сварного шва, выполненного без ультразвуковой обработки и с ультразвуковой обработкой сварочной ванны.
Положительное влияние ультразвука повышает однородность затвердевания жидкой фазы. Прямым результатом ультразвуковой обработки является генерация сильных ударных волн в расплавленном металле вблизи фронта кристаллизации за счет специфических кавитационных эффектов, являющихся одной из причин разрушения (диспергирования) растущих кристаллов, т.е. под действием колебаний высокой частоты отмечается измельчение элементов дендритной структуры, уменьшение остаточных напряжений. Ультразвук локально вызывает неоднородность расплава металла и тем самым изменяет условия перехода из жидкого состояния в твердое, то есть влияет на параметры кристаллизации [2].

Полное содержание статьи на https://elibrary.ru/item.asp?id=47392971&pff=1

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top