ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ • ОБОРУДОВАНИЕ • ИНСТРУМЕНТЫPrint ISSN: 1994-6309 Online ISSN: 2541-819X
Введение. Гибридная лазерно-дуговая сварка (ГЛС) является перспективным методом получения неразъемных соединений. Отличительнfz особенность данного процесса – это взаимодействие двух источников тепла в одной сварочной ванне расплава. С помощью данного вида сварки возможно сваривание за один проход толстостенных металлических заготовок без разделки кромок с высокой скоростью. Ввиду того что в данном процессе сварки участвуют два тепловых источника, влияющие друг на друга в процессе сварки и формирующие ванны расплава с разными характеристиками и разной структурой после кристаллизации, остается актуальной задача исследования зависимостей формирования структуры шва и его механических свойств. Исследования сварных швов на примере конструкционной стали 09Г2С очень важны в сварочном производстве. Цель работы заключается в исследовании структуры и механических свойств металла шва, сварных соединений гибридной лазерно-дуговой сварки. Результаты и обсуждение. На основании полученных данных можно сделать вывод, что металл шва, полученный при гибридной лазерно-дуговой сварке, неоднороден как по микроструктуре, так и по результатам исследования микротвердости шва в разных направлениях. Измерения микротвердости в глубь сварного шва наглядно описывают тепловую историю процесса гибридной лазерной сварки. Область границы двух ванн расплава имеет пониженную твердость по сравнению с чисто дуговой или чисто лазерной зоной плавления. Испытания на статическое растяжение металла шва показали отличие между дуговой и лазерной ванной расплава. Результаты механических испытаний также выявили анизотропию металла шва во взаимно перпендикулярных направлениях.
Воронцов Андрей Владимирович
Осипович Ксения Сергеевна
Чумаевский Андрей Валерьевич
Утяганова Вероника Рифовна
Малюк Антон Павлович
Ступаков Александр Николаевич
Колубаев Евгений Александрович
Рубцов Валерий Евгеньевич
1. Methods and apparatus for cutting, welding, drilling and surface treating: patent 1547172, Great Britain / W.M. Steen. – Publ. date: 06.06.1979.
2. A comparative study on the microstructure and properties of copper joint between MIG welding and laser-MIG hybrid welding / L.-J. Zhang, Q.-L. Bai, J. Ning, A. Wang, J.-N. Yang, X.-Q. Yin, J.-X. Zhang // Materials and Design. – 2016. – Vol. 110. – P. 35–50. – DOI: 10.1016/j.matdes.2016.07.117.
3. Wu S., Xiao R. Effect of high power CO2 and Yb?: YAG laser radiation on the characteristics of TIG arc in atmospherical pressure argon and helium // Optics and Laser Technology. – 2015. – Vol. 67. – P. 169–175. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2014.10.018.
4. Oyyaravelu R., Kuppan P., Arivazhagan N. Comparative study on metallurgical and mechanical properties of laser and laser-arc-hybrid welding of HSLA steel // Materials Today: Proceedings. – 2018. – Vol. 5. – P. 12693–12705. – DOI: 10.1016/j.matpr.2018.02.253.
5. Comparison between hybrid laser-MIG welding and MIG welding for the invar36 alloy / X. Zhan, Y. Li, W. Ou, F. Yu, J. Chen, Y. Wei // Optics and Laser Technology. – 2016. – Vol. 85. – P. 75–84. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2016.06.001.
6. Effects of coupling between the laser plasma and two arcs on metal transfer in CO2 laser double-wire MIG hybrid welding / L. Hu, J. Huang, Ch. Liu, X. Liu, D. Hou, Ch. Xu, Y. Zhao // Optics and Laser Technology. – 2018. – Vol. 105. – P. 152–161. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2018.02.044.
7. Yan J., Gao M., Zeng X. Study on microstructure and mechanical properties of 304 stainless steel joints by TIG, laser and laser-TIG hybrid welding // Optics and Lasers in Engineering. – 2010. – Vol. 48. – P. 512–517. – DOI: 10.1016/j.optlaseng.2009.08.009.
8. Process stability during fiber laser-arc hybrid welding of thick steel plates / I. Bunaziv, J. Frostevarg, O.M. Akselsen, A.F.H. Kaplan // Optics and Lasers in Engineering. – 2018. – Vol. 102. – P. 34–44. – DOI: 10.1016/j.optlaseng.2017.10.020.
9. Deep penetration fiber laser-arc hybrid welding of thick HSLA steel / I. Bunaziv, O.M. Akselsen, J. Frostevarg, A.F.H. Kaplan // Journal of Materials Processing Technology. – 2018. – Vol. 256. – P. 216–228. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2018.02.026.
10. Laser-arc hybrid welding of thick HSLA steel / I. Bunaziv, O.M. Akselsen, J. Frostevarg, A.F.H. Kaplan. Journal of Materials Processing Technology. – 2018. – Vol. 259. – P. 75–87. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2018.04.019.
11. Casalino G., Campanelli S., Ludovico A.D. Hybrid welding of AA5754-H111 alloy using a fiber laser // Advanced Materials Research. – 2012. – Vol. 628. – P. 193–198. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.628.193.
12. Weld microstructure and shape of laser-arc hybrid welding / M. Gao, X.Y. Zeng, Q.W. Hu, J. Yan // Science and Technology of Welding and Joining. – 2008. – Vol. 13. – P. 106–113. – DOI: 10.1179/174329307x249388.
13. Zhang C., Gao M., Zeng X. Effect of microstructural characteristics on high cycle fatigue properties of laser-arc hybrid welded AA6082 aluminum alloy // Journal of Materials Processing Technology. – 2016. – Vol. 231. – P. 479–487. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2016.01.019.
14. Frostevarg J., Kaplan A.F.H. Undercuts in laser arc hybrid welding // Physics Procedia. – 2014. – Vol. 56. – P. 663–672. – DOI: 10.1016/j.phpro.2014.08.071.
15. Microstructure and mechanical properties of laser-arc hybrid welding joint of GH909 alloy / T. Liu, F. Yan, S. Liu, R. Li, Ch. Wang, X. Hu // Optics and Laser Technology. – 2016. – Vol. 80. – P. 56–66. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2015.12.020.
16. Hybrid laser arc welding of X80 steel: influence of welding speed and preheating on the microstructure and mechanical properties / G.Turichin, M. Kuznetsov, M. Sokolov, A. Salminen // Physics Procedia. – 2015. – Vol. 78. – P. 35–44. – DOI: 10.1016/j.phpro.2015.11.015.
17. Technology fiber laser-MIG hybrid welding of 5 mm 5083 aluminum alloy / I. Bunaziv, O.M. Akselsen, A. Salminen, A. Unt // Journal of Materials Processing Technology. – 2016. – Vol. 233. – P. 107–114.
18. Alzahrani F.S., Abbas I.A. Fractional order theory in a semiconductor medium photogenerated by a focused laser beam // Physical Mesomechanics. – 2018. – Vol. 21. – P. 117–123. – DOI: 10.1134/S1029959918020042.
19. Investigation of arc behaviour and metal transfer in cross arc welding / L. Zhang, S. Su, J. Wang, S.J. Chen // Journal of Manufacturing Processes. – 2019. – Vol. 37. – P. 124–129. – DOI: 10.1016/J.JMAPRO.2018.11.018.
20. Wu C.S., Zhang H.T., Chen J. Numerical simulation of keyhole behaviors and fluid dynamics in laser–gas metal arc hybrid welding of ferrite stainless steel plates // Journal of Manufacturing Processes. – 2017. – Vol. 25. – P. 235–245. – DOI: 10.1016/j.jmapro.2016.11.009.
21. Modelling of fluid flow phenomenon in laser + GMAW hybrid welding of aluminum alloy considering three phase coupling and arc plasma shear stress / G. Xu, P. Li, Q. Cao, Q. Hu, X. Gu, B. Du // Optics and Laser Technology. – 2018. – Vol. 100. – P. 244–255. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2017.10.009.
22. Numerical simulation of droplet shapes in laser-MIG hybrid welding / Z. Lei, L. Ni, B. Li, K. Zhang // Optics and Laser Technology. – 2017. – Vol. 88. – P. 1–10. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2016.08.011.
23. Technology numerical simulation of temperature field fluid flow and weld bead formation in oscillating single mode laser-GMA hybrid welding / X.S. Gao, C.S. Wu, S.F. Goecke, H. Kügler // Journal of Materials Processing Technology. – 2017. – Vol. 242. – P. 147–159. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2016.11.028.
24. Rana A.K., Paul S.K., Dey P.P. Effect of martensite volume fraction on strain partitioning behavior of dual phase steel // Physical Mesomechanics. – 2018. – Vol. 21. – P. 333–340. – DOI: 10.1134/s1029959917040070.
25. Correlation of high power laser welding parameters with real weld geometry and microstructure / S. Liu, G. Mi, F. Yan, C. Wang, P. Jiang // Optics and Laser Technology. – 2017. – Vol. 94. – p. 59–67. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2017.03.004.
26. Study on microstructures and mechanical properties of laser-arc hybrid welded S355J2W+N steel / S. Zhen, Z. Duan, D. Sun, Y. Li, D. Gao, H. Li // Optics and Laser Technology. – 2014. – Vol. 59. – P. 11–18. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2013.11.021.
27. Laser welding of fusion relevant steels for the European DEMO / S. Kirk, W. Suder, K. Keogh, T. Tremethick, A. Loving // Fusion Engineering and Design. – 2018. – Vol. 136. – P. 612–616. – DOI: 10.1016/j.fusengdes.2018.03.039.
28. Laser beam welding of dual-phase DP1000 steel / P.H.O.M. Alves, M.S.F. Lima, D. Raabe, H.R.Z. Sandim // Journal of Materials Processing Technology. – 2018. – Vol. 252. – P. 498–510. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2017.10.008.
Финансирование
Работы выполнены при финансовой поддержке государства в лице Минобрнауки России (Соглашение № 14.607.21.0190, идентификатор проекта RFMEFI60717X0190).
Структура и механические свойства металла шва стали 09Г2С, полученного методом гибридной лазерно- дуговой сварки / А.В. Воронцов, К.С. Осипович, А.В. Чумаевский, В.Р. Утяганова, А.П. Малюк, А.Н. Ступаков, Е.А. Колубаев, В.Е. Рубцов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 2. – С. 84–96. – DOI: 10.17212/1994- 6309-2019-21.2-84-96.
Vorontsov A.V., Osipovich K.S., Chumaevskii A.V., Utyaganova V.R., Malyuk A.P., Stupakov A.N., Kolubaev E.A., Rubtsov V.E. Structure and mechanical properties of weld metal formed by hybrid laser-arc welding of 13Mn6 steel. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2019, vol. 21, no. 2, pp. 84–96. DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.2- 84-96. (In Russian).
