Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 3 2018 130 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ прочностных характеристик определяется нали- чием дефектов сварного шва прежде всего уса- дочных раковин. Подобные результаты имели место и при испытании образцов сварных швов толщиной 5,0 мм. Образцы сварных швов, полученные с приме- нением ультразвукового воздействия, при испы- таниях на растяжение показали высокое времен- ное сопротивление, сравнимое с показателями образцов, сваренных со скоростью 2,6 м/мин без наложения ультразвукового воздействия. Подтверждают влияние параметров свароч- ного процесса на механические свойства и испы- тания на статический изгиб. Образцы толщиной 2,5 мм, сваренные с мощностью лазерного излу- чения 2 кВт и скоростью сварки 2,0 м/мин, про- демонстрировали низкие значения угла изгиба, лежащие в пределах 12…41 градусов. При ре- жиме сварки с мощностью лазерного излучения 3,2 кВт и скоростью сварки 2,6 м/мин угол из- гиба достигал 150 градусов, что является хо- рошим показателем для сварных швов. Для образцов толщиной 5 мм наблюдали ту же тен- денцию – низкие значения угла изгиба (10… 20 градусов) имели место при сварке со скоро- стью 2 м/мин, более высокие значения угла из- гиба (90...112 градусов) наблюдали при сварке со скоростью 2,6 м/мин. Образцы сварных швов из стали 09Г2С, по- лученные с наложением ультразвукового воз- действия, в исследованиях на статический изгиб демонстрировали невысокие значения угла изги- ба. Деформация образцов при этом происходит достаточно однородно до достижения предела прочности, при достижении которого происхо- дит образование магистральной трещины в зоне сварного шва и разрушение образца. Причиной этого может служить формирование зоны про- плавления с нестабильной шириной сварного шва (рис. 8, б ), что является дефектом, обуслов- ливающим снижение прочностных свойств. В режиме сварки с нестабильным переносом ме- талла в сварной ванне изменяется ширина зоны кристаллизации и прилегающих к ней зон. Наи- более опасным является увеличение размера зоны перегрева, особенно в верхней части шва, так как именно в этой зоне свариваемый металл имеет наиболее низкие прочностные свойства. Как сле- дует из рис. 8, б , в месте «утяжки» шва наблюда- ется и деформация растущих дендритов. Заключение Изучение возможных комбинаций техноло- гических параметров режима лазерной сварки стали 09Г2С на формирование структуры свар- ного шва и его прочность показало, что струк- тура сварного шва является градиентной, со- стоящей из зоны сплавления, зоны перегрева, располагающейся на границе с зоной расплав- ленного металла, но не подвергавшейся плав- лению, и зоны нормализации с мелкозернистой структурой. Зона сплавления образована ден- дритами, ориентированными к центру шва. Вну- тренняя структура дендритов состоит из пакетов с реечной структурой, образовавшихся в резуль- тате γ – α-превращения. Для зоны перегрева ха- рактерна крупнозернистая ферритная структура с ферритом видманштеттова типа, иглы которого прорастают от границ в глубь основного зерна. Мелкозернистая ферритно-перлитная структура в зоне нормализации свидетельствует об имев- шей место полной фазовой перекристаллизации зерна исходной стали. При варьировании мощ- ностью лазерного излучения и скорости сварки было установлено, что на дефектность сварного шва в большей степени влияет скорость сварки. Применение ультразвукового воздействия при лазерной сварке изменяет структуру металла в зоне перегрева и устраняет крупные поры, обра- зующиеся без ультразвукового воздействия при низкой скорости сварки. Полученные результаты показали перспек- тивность проведения дальнейших исследо- ваний в этом направлении поиска технологи- ческих режимов воздействия ультразвуковых колебаний при лазерной сварке конструкцион- ных сталей, позволяющих препятствовать воз- никновению дефектов строения сварного шва в процессе кристаллизации расплава сварочной ванны. Список литературы 1. Sharma R.S., Molian P. Weldability of advanced high strength steels using an Yb:YAG disk laser // Journal of Materials Processing Technology. – 2011. – Vol. 211, iss. 11. – P. 1888–1897. – doi: 10.1016/j. jmatprotec.2011.06.009. 2. Evolution of surface topography in one– dimensional laser machining of structural alumina / H.D. Vora, S. Santhanakrishnan, S.P. Harimkar, S.K.S. Boetcher, N.B. Dahotre // Journal of the European