Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 3

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 3 2018 125 MATERIAL SCIENCE сировать снижение прочностных свойств свар- ного шва за счет формирования градиентной бездефектной структуры. Цель настоящей работы – изучение кри- сталлической структуры сварных соединений конструкционной стали 09Г2С, сформировав- шейся в результате лазерной сварки, анализ де- фектов в зоне сварного шва, а также определение прочности сварных соединений и установление влияния ультразвукового воздействия в процес- се лазерной сварки на структуру сварного шва. Методика исследований Сварку листового проката из конструкцион- ной стали 09Г2С толщиной 2,5 и 5,0 мм, исход- ный химический состав которой соответствовал составу стали по ГОСТ 19282–73, осуществляли с помощью CO 2 -лазера в защитной атмосфере аргона в производственных условиях ЗАО «Че- боксарское предприятие ʽʽСеспельʼʼ». Лазерную сварку с наложением ультразвукового воздей- ствия проводили на той же установке, которая дополнительно комплектовалась блоком ультра- звукового воздействия на свариваемые листы (рис. 1). Сварку выполняли по режимам, которые вы- бирались с целью получения сварного соеди- нения с качественной микроструктурой и ми- нимальным количеством дефектов. Мощность лазерного излучения варьировали в пределах от 2 до 4,5 кВт, скорость сварки изменяли от 1,5 до 2,8 м/мин, скорость подачи аргона составляла 20 л/мин. При сварке с наложением ультразву- кового воздействия мощность преобразователя изменяли в пределах от 360 до 1200 Вт, частота ультразвуковых колебаний составляла 22 кГц, амплитуда – 20 мкм. Качественный и количественный анализ ми- кроструктуры изучали на металлографическом микроскопе МЕТАМ ЛВ–31, лазерном конфо- кальном микроскопе LEXT OLS4000 в оптиче- ском и лазерном режиме, а также на сканирую- щем электронном микроскопе Philips SEM 515 с энергодисперсионным рентгеновским микро- анализатором «Genesis» в Томском региональ- ном центре коллективного пользования научным оборудованием. Структурный анализ металла образцов был выполнен на рентгеновском диф- рактометре ДРОН–3.0 с использованием CoK α - излучения. Фазовый анализ не выявил других фаз, кроме α-фазы. Следует отметить, что в опре- делении фазового состава погрешность состави- ла около 7 %, поэтому количество остаточного аустенита и цементита не удалось определить. Микротвердость по Виккерсу измеряли на приборе ПМТ-3 в поперечном сечении шва в его центральной части с интервалом 0,5 мм при нагрузке 0,5 Н. Относительная ошибка при из- мерении микротвердости не превышала ±5 %. Рис. 1. Схема установки лазерной сварки с ультразвуковым воздействием Fig. 1. Scheme of ultrasonic assisted laser welding