Vorontsov A.V. et. al. 2019 Vol. 21 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 3 2019 88 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Т а б л и ц а 3 Ta b l e 3 Затраченная энергия в процессе ЛС и ЛС–УЗ Energy input in the process of LW and UALW Образец #1 #2 #3 P i , Вт 4500 5000 5500 S i , мм 2 9,37 10,76 11,00 V , мм/с 25 25 25 E 1 , Дж/мм 3 19,2 18,6 20,0 E 2 , Дж/мм 1226,2 1166,3 953,4 в процесс ЛС ультразвукового воздействия мощ- ностью 500 Вт эффективность проплавления в глубину повысилась, энерговложения на про- плавление вглубь слоя толщиной 1 мм понизи- лись до 1166,3 Дж/мм. Наиболее эффективным с точки зрения глубины проплавления оказалось ультразвуковое воздействие мощностью 1000 Вт. При том что в данном случае наблюдается умень- шение ширины шва, затраченная энергия на миллиметр глубины проплавления оказалась наименьшей из всех представленных случаев и составила 953,4 Дж/мм. Результаты расчетов за- траченной энергии в процессе ЛС и ЛС-УЗ пред- ставлены в табл. 3. Посчитаны также номинальные значения суммарной потребляемой энергии E – это сум- ма выходных мощностей лазерного и ультразву- кового источника, деленная на скорость сварки. Соответственно для образцов #1, #2 и #3 полу- чили значения 180, 200 и 220 Дж/мм соответ- ственно. Ввиду большой отражательной способности лазерного излучения на длине волны 10,6 μm алюминием и сплавов на его основе эффектив- ность лазерной сварки без дополнительного источника энергии невысока. Вместе с тем при включении в процесс сварки ультразвукового воздействия эффективность проплавления в глу- бину увеличилась, причем с увеличением мощ- ности ультразвука эффективность проплавления увеличилась нелинейно. На рис. 4 приведены РЭМ-изображения зоны плавления образцов #1, #2 и #3 в режиме фазо- вого контраста. В виде контрастных темных объектов на изо- бражениях представлены микропоры, которые занимают около 0,5 % площади металла шва во всех исследуемых образцах. В виде светлых контрастных объектов на изображениях при- сутствуют частицы стабильных вторичных фаз. Методом энергодисперсионного анализа было установлено, что это преимущественно частицы β(Mg 2 Al 3 ), Al 6 Mn, Mg 2 Si, AlFeSiMn и прочих фаз нестехиометрического состава. В табл. 4 при- ведены результаты измерений объемной доли и средних размеров частиц стабильных вторич- ных фаз в зонах плавления образцов #1, #2 и #3, а также в основном материале. Количественные данные показывают, что ультразвуковое воздействие в процессе лазер- Рис. 4. РЭМ-изображения микроструктуры зоны плавления образцов: #1 ( a ), #2 ( б ) и #3 ( в ) Fig. 4. SEM images of the melting zone of specimens: #1 ( a ), #2 ( б ) and #3 ( в ) а б в