Obrabotka Metallov 2021 Vol. 23 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 3 2021 22 ТЕХНОЛОГИЯ Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Влияние двух параметров лазерной сварки на различные геометрические параметры сварочной ванны In fl uence of two laser welding parameters on various weld pool geometry parameters Геометрический параметр / Geometry parameter Параметр процесса / Process parameter Мощность лазера / Laser power Скорость сварки / Welding speed Глубина ванны / Weld pool depth + − Ширина ванны / Weld pool width + − Отношение глубина / ширина ванны / Weld pool depth /width ratio В работе не указано / not state in the report + Длина ванны / Weld pool length + − Радиус парогазового канала / Keyhole radius + − Скорость охлаждения / Cooling rate − + Площадь поверхности ванны / Weld pool surface area + − Скорость испарения / Vaporization rate + В работе не указано / not state in the report хаотичное распределение графитных включений различной формы и размеров . Поведение гра - фитной фазы при плавлении , как было отмече - но выше , зависит от режима сварки , что в итоге определяет основные характеристики и качество сварного шва . Таким образом , для повышения энергоэф - фективности процесса и обеспечения требуемой геометрии сварочной ванны для каждого вари - анта техпроцесса требуется подбор оптималь - ных режимов сварки . Данная задача эффективно решается с применением математических моде - лей . В связи с этим возникает необходимость в изучении и количественной оценке геометрии сварочной ванны при сварке чугуна с различной структурой в зависимости от технологических параметров процесса . Цель работы заключается в построении ма - тематической модели сварки чугуна с пластин - чатым графитом и определении оптимальной мощности и скорости сварки в зависимости от геометрии сварочной ванны . Задачи работы 1. Проведение эксперимента и регрессион - ный анализ зависимости геометрии сварочной ванны от режимов сварки . 2. Изучение структуры чугуна в зоне плав - ления . 3. Серая реляционная оценка геометриче - ских параметров ванны . 4. Расчет оптимальной мощности излучения и скорости сварки в зависимости от геометрии сварочной ванны . Методика исследований Для эксперимента были изготовлены цилин - дрические образцы диаметром 30 мм и высотой 10 мм из серого нелегированного чугуна с пер - литной металлической основой . Чугуны с такой структурой имеют хорошую прокаливаемость , что упрощает оценку влияния параметров свар - ки на размеры зоны термического влияния . Ла - зерную обработку для моделирования процес - са сварки провели на иттербиевом волоконном лазере ЛС -1 в соответствии с планом ( табл . 2). Фокусное расстояние в эксперименте не варьи - ровалось и составляло 120 мм . На расстоянии , исключающем термическое влияние , проплавили 4 дорожки на каждом об - разце . Образцы изучали традиционными метал - лографическими методами . Исследование про -