Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 3

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 3 2018 129 MATERIAL SCIENCE а б Рис. 8. Дефект типа усадочной раковины лазерного соединения полосы толщиной 5,0 мм из стали 09Г2С ( a ); структура лазерного соединения полосы толщиной 5,0 мм при наложении ультразвукового воздействия в процессе сварки ( б ) Fig. 8. Shrinkage cavity in laser welded joint of 13Mn6 sheet steel 5.0 mm in thickness ( a ); structure of an ultrasonic assisted laser welded joint, 5.0 mm thickness ( б ) сварки. Для стали типа 09Г2С – это главным об- разом сульфиды и оксисульфиды марганца [17]. Газовая пористость и газовые пузыри могут воз- никать также и вследствие выделения газов, рас- творившихся в металле в процессе сварки. Снижение скорости сварки при сохране- нии прочих параметров сварочного процесса устраняет усадочные раковины прежде всего в верхней части сварного шва, но приводит к воз- никновению не менее опасного дефекта – фор- мированию зоны проплавления с нестабильной шириной сварного шва. В режиме сварки с не- стабильным переносом металла в сварной ванне изменяется ширина зоны кристаллизации и при- легающих к ней зон. Наиболее опасным являет- ся увеличение размера зоны перегрева особенно в верхней части шва, так как именно в этой зоне свариваемый металл имеет наиболее низкие прочностные свойства. В месте «утяжки» шва наблюдается деформация растущих дендритов и появление многочисленных кристаллизацион- ных трещин. Проблема поиска технологических решений по снижению влияния дефектов кристалличе- ского строения зоны первичной кристаллиза- ции и зоны перегрева широко обсуждается в литературе. При этом предлагаются различные пути совершенствования технологии лазерной сварки, основанные на регулировании темпера- турно-временных условий сварки, в том числе позволяющие изменить напряжение растяжения в поверхностном слое сварного шва на напряже- ние сжатия [18]. Одним из перспективных мето- дов реализации этой задачи является технология ультразвукового воздействия на сварочную ванну. В настоящей работе ультразвуковое воздей- ствие в процессе сварки осуществляли посред- ством наложения колебаний на свариваемые листы (рис. 1). На рис. 8, б показана структура полученного сварного шва. На основании дан- ных оптической микроскопии и растровой элек- тронной микроскопии показано, что структура шва не содержит дефектов кристаллического строения, описанных выше, а именно дефекта типа усадочной раковины и междендритных пу- стот, которые ранее обнаруживались у сварных соединений, полученных по этому режиму свар- ки, но без воздействия ультразвука. Образцы сварных швов, изготовленные мето- дом лазерной сварки из стали 09Г2С толщиной 2,5 и 5,0 мм, при испытании на растяжение по- казали различные значения временного сопро- тивления в зависимости от параметров сварки. При сварке с мощностью лазерного излучения 2 кВт и скоростью сварки 2,0 м/мин среднее зна- чение временного сопротивления образцов ста- ли 09Г2С толщиной 2,5 мм составило 376 МПа. При сварке с мощностью лазерного излучения 3,2 кВт и скоростью сварки 2,6 м/мин среднее значение временного сопротивления составило 461 МПа, лишь немного уступающее прочности основного металла – 490 МПа. Такое различие