Исследование структуры и свойств неразъемных соединений титан-нержавеющая сталь, получаемых сваркой лазером с использованием промежуточных вставок и нанопорошков
А.Н. Черепанов1, А.М. Оришич1, Н.Б. Пугачева2, В.П. Шапеев1
1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
ancher@itam.nsc.ru
2Институт машиноведения Уральского отделения РАН, Екатеринбург
Ключевые слова: лазерная сварка, разнородные металлы, вставка, титан, нержавеющая сталь, структура, механические свойства, численное моделирование
Страницы: 143-150
Аннотация
Приводятся результаты экспериментального исследования структуры, фазового состава и механических свойств лазерного сварного соединения пластин титан-сталь 12Х18Н10Т толщиной 3 мм, полученных с использованием промежуточных вставок и модифицирующих нанопорошковых добавок. Показано, что скорость сварки, мощность излучения и положение фокального пятна лазерного луча существенно влияют на процессы, происходящие в сварочной ванне, и на структуру шва: максимально однородный по химическому составу и наиболее прочный сварной шов формируется при скорости движения лазера 1 м/мин, мощности 2,35 кВт и заглублении фокуса до нижней поверхности пластин. Подъем фокуса на поверхность заготовки или выше нее, при прочих равных условиях, приводит к нестационарному проплавлению стали, уменьшению глубины и степени диффузионного перемешивания элементов, реализации соединения пластин по механизму пайки в прикорневой части шва. Материал сварного шва представляет собой пересыщенный твердый раствор легирующих элементов на основе меди с равномерно распределенными дисперсными частицами интерметаллидов Ti(Fe, Cr) 2 и TiCu 3. При этом участки хрупкого разрушения с фасетками скола и квазискола соответствуют крупным частицам интерметаллидов Ti(Fe, Cr) 2 или диффузионным зонам в основном на границе с титановым сплавом. Приведенные результаты и выводы численных расчетов теплофизических процессов сварки пластин титана со сталью (толщиной 3 мм) через промежуточную медную вставку качественно согласуются с результатами экспериментов, что указывает на адекватность численного описания процессов проплавления контактирующих материалов в зависимости от режима сварки и положения фокального пятна в рассматриваемой системе.
|
