Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 2 2019 85 MATERIAL SCIENCE ной лазерно-дуговой сварки (лазер+MIG/MAG, лазер+TIG) [2–7] являются одними из наиболее перспективных технологий сварки толстостен- ных [8–10] крупногабаритных конструкций в судостроении, нефтегазовой промышленности, энергетике, мостостроении и строительстве, а также легких конструкций в аэрокосмической отрасли и транспортном машиностроении. Ее основное преимущество состоит в возможно- сти однопроходной сварки металла толщиной до 20 мм, в том числе новых высокопрочных сталей и современных сплавов, а также в повы- шении производительности за счет увеличения скорости сварки. Технология обладает рядом преимуществ по сравнению как с лазерной, так и традиционной дуговой сваркой [5]. Наличие дополнительного источника нагрева делает ее менее чувствительной к зазорам. Возможность дополнительного легирования сварного шва за счет присадочного материала позволяет полу- чать соединения с заданными прочностными характеристиками. Взаимодействие лазерного излучения и электрической дуги стабилизирует горение дуги при высокоскоростной обработ- ке. Качество швов при этом не уступает швам, полученным с помощью лазерной сварки. Та- ким образом, гибридные процессы позволяют обеспечить лучшую свариваемость и снизить требования подготовки стыков по сравнению с лазерными технологиями, а также повысить производительность и качество сварного шва, уменьшить деформацию изделия по сравнению с дуговыми технологиями. Достоинства лазерно-дугового процесса сварки определяют его широкое промышленное применение, которое, в свою очередь, обуслов- лено огромным количеством исследований, про- ведённых в этой области [11–16]. В различных странах проводили сравнительные эксперимен- тальные исследования лазерного, дугового и гибридного процессов с позиции механических свойств и геометрии металла шва [5,7]. Про- водились исследования гибридных процессов с применением различных лазерных источников [3,17]; определялось влияние зазора, формы раз- делки кромок, а также технологических параме- тров лазерно-дуговой гибридной сварки на гео- метрию сварного соединения. К проведенным теоретическим исследова- ниям относится разработка модели плавления электрода, исследование характеристик источ- ников энергии по отдельности [18, 19], влияние изменения параметров лазерного излучения при его прохождении через дугу, определение ма- кроскопических свойств плазмы, формирование плазменного факела. Создаются модели [20–24] для расчета распределения температуры, скоро- сти частиц в расплавленном металле, прогнози- рования порообразования и геометрии сварного соединения. К наиболее значительным вкладам в теоретические исследования лазерно-дугово- го процесса относятся модели динамического поведения сварочной ванны, модели прогно- зирования химического состава металла в зоне воздействия луча, структура и свойства металла шва и зоны термического влияния. Из сказанного выше можно утверждать, что технология гибридной лазерной сварки является перспективным направлением развития свароч- ного производства. В настоящее время принци- пы формирования микроструктуры во взаимо- связи с механическими свойствами металла шва являются недостаточно изученной темой в про- цессах сварки с двумя и более источниками теп- ла. Цель работы заключается в исследовании структуры и механических свойств сварного шва ферритно-перлитной стали 09Г2С, полученного методом гибридной лазерно-дуговой сварки. Методика исследований Исследования сварных швов гибридной ла- зерно-дуговой сварки (ГЛС) проводились на листовом прокате ферритно-перлитной стали 09Г2С. Химический состав стали приведен в табл. 1. В качестве заготовок использовались пла- стины толщиной 12 мм и размером 300×120 мм. Схема получения образцов приведена на рис. 1. Для получения неразъемных соединений использовался иттербиевый волоконный лазер производства компании IPG с длиной волны 1,03 мкм. При сварке лазерное излучение было направлено перпендикулярно к плоскости за- готовок, фокус лазерного излучения находился на плоскости лицевой поверхности сварных за- готовок. Плоскопараллельные заготовки фик- сировались на сварочном столе механическим устройством. Для достижения полного проплав- ления выдерживался воздушный зазор между