Лазерный мир

Ягьяев Э.Э., Валиев Э.В., Спичка М.А., Томников А.И // Инновационные техника и технологии в машиностроении / Современные проблемы теории машин. – 2023. – N15

В статье предложен метод защиты алюминиевых сплавов от межкристаллитной коррозии обработкой сварных стыков излучением лазером наносекундной длительности. Выполнены экспериментальные исследования по модифицированию поверхности сварного шва методом лазерной абляции. В работе проведены испытания на межкристаллитную коррозию образцов. Проведенные исследования показывает, что изменения морфологии поверхности образцов влияют на интенсивность коррозионных процессов.

Важной проблемой в судостроении, является обработка алюминиевых сплавов. Чаще всего вследствие высокой коррозионной стойкости и хорошей свариваемости применяются сплавы системы Al-Mg.

В морской воде магналии подвержены межкристаллитной и расслаивающей коррозии, на которую наибольшее влияние оказывает содержание кислорода, концентрация хлорид- ионов. Стойкость к коррозии заметно понижается с увеличением количества легирующего элемента, что связано с пересыщением твердого раствора и избирательным выделением β – фазы по границам зерен [1]. Литературный обзор показывает, что для защиты от коррозии используется термомеханическая обработка сплавов, приводящая к гомогенизации структуры, нанесение церий-, цирконий-, титано содержащих защитных покрытий, введение легирующих добавок [2-3].

Перспективным способом защиты от коррозии является обработка поверхности лазерным излучением наносекундной длительности. Лазерную абляцию рассматривают как нелинейный процесс разрушения твердого вещества лазерным импульсом [4-5]. Анализ публикаций показывает, что использование лазерной абляции для повышения коррозионной стойкости сварных соединений сплавов системы Al-Mg исследованы недостаточно.
Цель работы установление зависимости стойкости к межкристаллитной коррозии от режимов лазерной абляции сплава АМг6.

Модифицирование поверхности сварного шва методом лазерной абляции было проведено на экспериментальной установке  c волоконным иттербиевым лазером, IPG Photonics. На сплав АМг61 [6] воздействовали лазерным излучением длиной волны 1,064 мкм с длительностью импульса 10- 200 нс и максимальной энергией в импульсе – 5 мДж. Поверхности образцов были отполированы для удаления естественного слоя окисления и загрязнения. Воздействие происходило в воздушной среде, мощность излучения варьировали в пределах 35-40 Вт с частотой повторения импульса – 100 кГц, скорость обработки 400 мм/с, плотность заливки 25 линий на 1 мм поверхности.

Испытания на межкристаллитную коррозию алюминиевых сплавов проводили в соответствии с ГОСТ 9.021-74 [7]. Плоские образцы из сплава АМг61 размером 150 х 100 х 0,5 мм, предварительно взвешенные на аналитических весах ВЛ-224В с точностью до 0,0001 г. Для проведения испытаний в качестве агрессивной среды был выбран 3% раствор хлорида натрия плотностью 1,02 г/см3 и 1% раствор соляной кислоты плотностью 1,19 см3, пластины выдерживали в течение 24 часов при температуре 20°C, которую поддерживали с точностью ±2°C.

Заключение

• При лазерной абляции развитая микроструктурированная поверхность, полученная при более высоких мощностях излучения, обладает гидрофобностью.
• Установлены оптимальные параметры абляции, при которых достигается максимальная микротвердость и отсутствие очагов межкристалитной коррозии (образец №5).

Полное содержание на http://srcms.ru/sptm/15/15-12.html