Неоднородность механических свойств в зонах сварных соединений.
Под действием сварочного термического цикла различные зоны сварного соединения (шов, ОШЗ,ЗТВ) нагреваются до температур закалки, перестаривания и старения. Возникающие структуры значительно отличаются по механическим свойствам.
При однопроходной сварке тонколистового металла металлографический анализ выявляет следующие зоны:
Шов. Имеет резко выраженное дендритное строение.Структура: мартенсит + аустенит + феррит + карбиды.
Зона сплавления. Структура: увеличенные по размеру зерна аустенита (перегрев) + мартенсит основного металла.
Зона обильных карбидных выделений. Структура: карбиды по границам первичного аустенита в температурном интервале 850...650 С + мартенсит + аустенит.
Зона неполных вторичных мартенситных превращений.
Зона вторичного старения.
Основной металл. Структура: мартенсит + дисперсная упрочняющая фаза + стабильный аустенит.
В тонколистовых изделиях разрушения при растяжении будут происходить по зоне шва зоне разупрочнения от закалки.
Основными причинами разупрочнения ЗТВ считают рост аустенитного зерна и выпадение вторичных фаз по их границам в зоне перегрева.
В тонколистовых изделиях разрушение при растяжении будет происходить в около шовной зоне, разупрочненной от закалки.
Разрушение сварного соединения МСС при испытаниях на статическое растяжение при комнатной а) и повышенной б) температуре.
а) б)
Технология лазерной сварки тонколистовых МСС типа 08Х15Н5Д2Т.
Для Получения высококачественных сварных соединений предложено проводить сварку с выполнением следующих условий [2]:
Точная подгонка стыкуемых элементов с минимальными зазорами для исключения ослабления сечения шва.
Тщательная очистка свариваемых поверхностей от загрязнений.
Прочная фиксация стыка в механических зажимах приспособления для сварки.
Обеспечение стабильности параметров лазерного луча и преимущественно одномодового характера излучения.
Использование лазера мощностью более 2 кВт.
Фокусировка луча до плотности мощности в фокусе в пределах 1.55105 ... 1.55107 Вт/см2, при которой обеспечивается режим глубокого проплавления.
Защита зоны сварки потоком защитного газа с преимущественной тангенциальной составляющей скорости для обеспечения сдува плазменно-парового облака над сварочной ванной.
Оптимальная скорость перемещения детали.
Обеспечение теплоотвода от корня шва для создания условий направленной кристаллизации снизу вверх с целью исключения усадочных раковин в центре шва.
Применение фокусирующих систем с достаточной глубиной фокуса, позволяющей получать шов с параллельными стенками.
При соблюдении этих условий не только формируется шов с большим коэффициентом формы без ослабления сечения, но и достигается очистка расплавленного металла от неметаллических включений и газовых примесей.