ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ТЕХНОЛОГИЯ • ОБОРУДОВАНИЕ • ИНСТРУМЕНТЫ
Print ISSN: 1994-6309    Online ISSN: 2541-819X
English | Русский

Последний выпуск
Том 21, № 2 Апрель - Июнь 2019

Структура и механические свойства металла шва стали 09Г2С, полученного методом гибридной лазерно-дуговой сварки

Том 21, № 2 Апрель - Июнь 2019
Авторы:

Воронцов Андрей Владимирович,
Осипович Ксения Сергеевна,
Чумаевский Андрей Валерьевич,
Утяганова Вероника Рифовна,
Малюк Антон Павлович,
Ступаков Александр Николаевич,
Колубаев Евгений Александрович,
Рубцов Валерий Евгеньевич
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1994-6309-2019-21.2-84-96
Аннотация

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.


Ключевые слова: Конструкционная сталь, ГЛС, Структура сварного шва, Механические свойства, Металл шва

Список литературы

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.

Благодарности. Финансирование

Финансирование

Работы выполнены при финансовой поддержке государства в лице Минобрнауки России (Соглашение № 14.607.21.0190, идентификатор проекта RFMEFI60717X0190).

Для цитирования:

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.

For citation:

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).

Просмотров: 87