Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 3 2019 84 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Лазерная сварка из-за высокой концентрации энергии в фокусированном луче имеет ряд преи- муществ в создании сварных соединений. К пре- имуществам можно отнести высокую скорость сварки, большую глубину проплавления, до- стигаемую за один проход, возможность сварки деталей без разделки кромок и без применения присадочной проволоки. Общими проблемами сварки плавлением являются горячие трещины, поры, пониженная твердость металла шва. Из-за большой отражательной способности и высокой теплопроводности алюминия про- должаются работы по исследованиям эффек- тивного поглощения лазерного излучения для разных длин волн [16, 17], а также изучаются общие теории, связанные с лазерным излучени- ем [18]. Для решения общих проблем, возника- ющих при лазерной сварке, ведутся работы по изучению влияния ультразвукового воздействия на сварочную ванну [19]. Исследуются спектры излучения плазмы в процессе сварки для пре- дотвращения дефектов, порождаемых при лазер- ной сварке [20, 21], проводится количественная оценка потерь более легкоплавких легирующих элементов, таких как магний, при лазерной свар- ке [22]. В работах [23–25] изучалось влияние на трещинообразование и твердость сварного шва. Порообразование является актуальной темой при лазерной сварке для многих сплавов на ос- нове алюминия и изучается довольно подробно [26–29]. Влияние ультразвукового воздействия в основном рассматривают как метод измельчения дендритной структуры в сварном шве [30–32] или в процессе литья [33–35]. В работе [30] за- трагивается тема растворения частиц в магние- во-алюминиевых сплавах под ультразвуковым воздействием при сварке неплавящимся элек- тродом. В настоящей работе рассматривается вли- яние ультразвукового воздействия в процессе лазерной сварки Al–Mg-сплава. Показано, что с добавлением ультразвука плавление происходит более эффективно, чем при обычной лазерной сварке. Рассматривается растворение вторичных частиц под действием ультразвукового воздей- ствия при лазерной сварке. Приведены статисти- ческие данные влияния ультразвукового воздей- ствия на порообразование. Кроме того, проведен сравнительный анализ данных рентгенострук- турного анализа. Методика исследований Для исследования структуры при лазерной сварке (ЛС) и лазерной сварке с ультразвуко- вым воздействием (ЛС–УЗ) взяли листовой прокат алюминиевого сплава АМг5 (5083) тол- щиной 5 мм. Химический состав исследуемого сплава приведен в табл. 1. Для получения сварных соединений исполь- зовали CO 2 -лазер с длиной волны 10,6 μm. Из- вестно [36], что на данной длине волны отра- жательная способность алюминия составляет более 80 %. Большой коэффициент отражения препятствует эффективному сварочному про- цессу при лазерной сварке, вводимые в процесс сварки ультразвуковые колебания, как будет показано далее, увеличивают глубину проплав- ления и общую эффективность сварочного про- цесса. Для изучения влияния ультразвукового воз- действия на процесс лазерной сварки выбраны три способа изготовления образцов. Cпособ изготовления образца #1 заключался в методе обычной лазерной сварки. Второй и третий спо- собы изготовления образцов #2 и #3 заключались в использовании в процессе ЛС ультразвукового воздействия 500 и 1000 Вт соответственно. При этом параметры лазерной сварки в этих спосо- бах были одинаковыми и имели следующее зна- чение: мощность лазерного излучения составля- ла 4500 Вт, скорость сварки 1,5 м/мин. Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Химический состав алюминиевого сплава АМг5 (массовая доля элементов, %) Chemical composition of AA5083 (wt%) Al Mg Fe Si Mn Ti Cu Be Zn Other Bal 4,8…5,8 До 0,5 До 0,5 0,3…0,8 0,02…0,1 0,1 0,0002…0,005 До 0,2 До 0,1