ТЕРМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ И ОСОБЕННОСТИ РАСПАДА АУСТЕНИТА ПРИ ЛАЗЕРНО-ГИБРИДНОЙ СВАРКЕ СТАЛЕЙ КЛАССА ПРОЧНОСТИ К52 И К60
Аннотация
Лазерно-гибридная сварка (далее ЛГС) является передовой высокопроизводительной технологией получения неразъемного соединения. На качество сварного соединения ЛГС влияют фазовые превращения, термический цикл сварки и микроструктура сварного шва и зоны термического влияния.
В статье экспериментально определены термические циклы и отображены результаты кинетики распада аустенита при применении технологии лазерно-гибридной сварки в сочетании с многодуговой автоматической сваркой под флюсом. Определены скорости охлаждения, влияющие на изменение свойств зоны термического влияния сварных соединений из стали трубного сортамента класса прочности К52 и К60. В первой части статьи представлены объекты исследования, химический состав и технологии, при которых были получены сварные соединения. Вторая часть статьи раскрывает методику исследования, в которой отображены образцы и описаны действия с инструментом и приборами, с помощью которых были зафиксированы параметры термических циклов и скорости охлаждения. В третьей части показаны особенности формирования структурно-фазового состава сварных соединений с помощью таблиц, диаграмм и микроструктур зон термического влияния при разных скоростях охлаждения.
Установлено, что в результате лазерно-гибридной сварки в ЗТВ распад аустенита в исследованных сталях протекает в основном в мартенситной области. А твердость металла шва и зоны термического влияния исследованных сталей составляет порядка 350–360 HV, что повышает вероятность образования закалочных структур в сварных швах и может привести к образованию трещин. Выявлено, что нормативное значение твердости может быть обеспечено, если скорость охлаждения металла при лазерно-гибридной сварке не превысит 20 °С/с.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Xia J., Jin H. Numerical Modeling of Coupling Thermal-Metallurgical Transformation Phenomena of Structural Steel in the Welding Process. Advances in Engineering Software, 2017. DOI: 10.1016/j.advengsoft.2017.08.011
Ефименко Л.А., Рамусь А.А., Меркулова А.О. Особенности распада аустенита в зоне термического влияния при сварке высокопрочных сталей. Физика металлов и металловедение. 2015. Т. 116, № 5. С. 520–529. [Efimenko L.A., Ramus' A.A., Merkulova A.O. On the Decomposition of Austenite in The Heat-Affected Zone Upon Welding of High-Strength Steels. Physics of Metals and Metallography, 2015, vol. 116, no. 5, pp. 491–500.] DOI: 10.7868/S001532301505006X
Seyffarth P., Krivtsun I.V. Laser-Arc Processes and Their Applications in Welding and Material Treatment, 2002, Taylor & Francis, USA.
Bagger C., Olsen F.O. Review of Laser Hybrid Welding. J. Laser Appl., 2005, vol. 17, pp. 2–14. DOI: 10.2351/1.1848532
Pilarczyk J., Banasik M., Dworak J., Stano S. Hybrid Welding Using Laser Beam and Electric Arc. Przegląd Spawalnictwa, 2007, vol. 10, pp. 44–48.
Dilthey U., Wieschemann A. Prospects by Combining and Coupling Laser Beam and Arc Welding Processes. Weld. World, 2000, vol. 44, pp. 37–46.
Chen Y.B., Lei Z.L., Li L.Q., Wu L. Experimental Study on Welding Characteristics of CO2 Laser TIG Hybrid Welding Process. Sci. Technol. Weld. Joining, 2006, vol. 11, pp. 403–411. DOI: 10.1179/174329306X129535
Adak M., Mandal N.R. Numerical and Experimental Study of Mitigation of Welding Distortion. Appl. Math. Model., 2010, vol. 34, pp. 146–158. DOI: 10.1016/j.apm.2009.03.035
Hee Seon Bang, Han Sur Bang, You Chul Kim, Sung Min Joo. Analysis of Residual Stress on AH32 Butt Joint by Hybrid CO2 Laser-GMA Welding. Comp. Mat. Sci., 2010, vol. 49, pp. 217–221. DOI: 10.1016/j.commatsci.2010.04.029
Rai R., Kelly S.M., Martukanitz R.P., Debroy T.A. A Convective Heat-Transfer Model for Partial and Full Penetration Keyhole Mode Laser Welding of a Structural Steel, Metall. Mater. Trans. A., 2008, vol. 39A, pp. 98–112. DOI: 10.1007/s11661-007-9400-6
Bokota A., Piekarska W. Modeling of Residual Stresses in Laser Welding. Paton Weld. J., 2008, vol. 6, pp. 19–24.
Han L., Liou F.W. Numerical Investigation of the Influence of Laser Beam Mode on Melt Pool, Int. J. Heat Mass Trans., 2004, vol. 47, pp. 4385–4402. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2004.04.036
Makhnenko V.I., Saprykina G.Y. Role of Mathematical Modelling in Solving Problems of Welding Dissimilar Steels, Paton Weld. J., 2002, vol. 3, pp. 14–25.
Anca A., Cardona A., Risso J., Fachinotti V.D. Finite Element Modeling of Welding Processes. Appl. Math. Model., 2011, vol. 35, pp. 688–707. DOI: 10.1016/j.apm.2010.07.026
De A., DebRoy T. Reliable Calculations of Heat and Fluid Flow during Conduction Mode Laser Welding through Optimization of Uncertain Parameters, Weld. J., 2005, vol. 84, pp. 101–111.
Taylor G.A., Hughes M., Strusevich N., Pericleous K. Finite Volume Methods Applied to the Computational Modelling of Welding Phenomena, Appl. Math. Model., 2002, vol. 26, pp. 309–320. DOI: 10.1016/S0307-904X(01)00063-4
Rao Z.H., Hu J., Liao S.M., Tsai H.L. Modeling of the Transport Phenomena in GMAW Using Argon-Helium Mixtures. Part II – The Metal. Int. J. Heat Mass Trans., 2010, vol. 53, pp. 5722–5732. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2010.08.010
Piekarska W., Kubiak M. Three-Dimensional Model for Numerical Analysis of Thermal Phenomena in Laser-Arc Hybrid Welding Process, Int. J. Heat Mass Trans., 2011, vol. 54, pp. 4966–4974. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2011.07.010
Zhou J., Tsai H.L. Modeling of Transport Phenomena in Hybrid Laser – MIG Keyhole Welding. Int. J. Heat Mass Trans., 2008, vol. 51, pp. 4353–4366. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.02.011
Шоршоров М.Х., Чернышова Т.А., Красовский А.И. Испытания металлов на свариваемость. М.: Металлургия, 1972. 240 с. [Shorshorov M.Kh., Chernyshova T.A., Krasovskiy A.I. Ispytaniya metallov na svarivayemost’ [Tests of Metals on Weldability]. Moskow, Metallurgiya Publ., 1972. 240 p.]
Ефименко Л.А., Прыгаев А.К., Елагина О.Ю. Металловедение и термическая обработка сварных соединений: учеб. пособие. М.: Логос, 2007. 456 с. [Efimenko L.A., Prygayev A.K., Elagina O.Yu. Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka svarnykh soyedineniy [Metallurgy and Heat Treatment of Welded Joints]. Moskow, Logos Publ., 2007. 456 p.] 22. Lacki P., Adamus K., Wojsyk K., Zawadzki M., Nitkiewicz Z. Modeling of Heat Source Based on Parameters of Electron Beam Welding Process. Arch. Metall. Mater., 2011, vol. 56, iss. 2, pp. 455–462. DOI: 10.2478/v10172-011-0049-1
Ефименко Л.А., Елагина О.Ю., Вышемирский Е.М., Капустин О.Е., Мурадов А.В., Прыгаев А.К. Традиционные и перспективные стали для строительства магистральных газопроводов. М.: Логос, 2011. 316 с. [Efimenko L.A., Elagina O.Yu., Vyshemirskiy E.M., Kapustin O.E., Muradov A.V., Prygayev A.K. Traditsionnyye i perspektivnyye stali dlya stroitel’stva magistral’nykh gazoprovodov [Traditional and Promising Steel for the Construction of Gas Pipelines]. Moskow, Logos Publ., 2011. 316 p.]
DOI: http://dx.doi.org/10.14529/met180211
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
