Влияние технологических особенностей лазерной сварки титан-алюминиевых конструкций на структурообразование сварных соединений

В. Д. Шелягин, А. В. Бернацкий, Е. Н. Бердникова, В. Н. Сидорец, А. В. Сиора, С. Г. Григоренко

Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, ул. Казимира Малевича, 11, 03150 Киев, Украина

Получена: 21.06.2019; окончательный вариант - 19.12.2019. Скачать: PDF

Исследовано влияние технологических особенностей лазерной сварки титан-алюминиевых конструкций на структурообразование в сварных соединениях. Установлено, что для повышения эффективности использования лазерного излучения и устранения порогового эффекта отражения–поглощения алюминиевыми поверхностями целесообразно вести сварку титановых сплавов с алюминиевыми таким образом, чтобы за счёт плавления титанового сплава осуществлялось частичное плавление алюминиевого сплава. Доказано, что целесообразным типом сварного соединения является нахлёсточное соединение с расположением титанового элемента сверху, а алюминиевого — снизу. Средствами аналитической растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа установлено, что вдоль всей линии сплавления сварного соединения располагается интерметаллидный слой, толщина которого зависит от режима сварки. Показано, что при выполнении лазерной сварки с напуском 6 мм и погонной энергией 350–400 Дж/мм толщина этого слоя минимальна и составляет 1–5 мкм. Увеличение погонной энергии выше значения 400 Дж/мм или уменьшение величины напуска не являются целесообразными, так как при этом наблюдается рост толщины интерметаллидной прослойки до 25–100 мкм, что, в свою очередь, приводит к снижению уровня механических характеристик. При выборе технологических режимов лазерной сварки нахлёсточных соединений титановых сплавов с алюминиевыми следует руководствоваться критерием минимизации величины интерметаллидной прослойки. Для снижения хрупкости соединения и повышения его механических характеристик, размер этой зоны не должен превышать 10 мкм.

Ключевые слова: титан, алюминий, интерметаллиды, лазерная сварка, нахлёсточное соединение, микроструктура, механические свойства.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i03/0363.html

PACS: 42.62.Cf, 61.72.Qq, 62.20.F-, 62.20.M-, 81.20.Vj, 81.70.Bt


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. K. Martinsen, S. J. Hu, and B. E. Carlson, CIRP Annals, 64: 679 (2015). Crossref
  2. T. E. Abioye, T. O. Olugbade, and T. I. Ogedengbe, J. Emerging Trends in Engineering Appl. Sci., 8, No. 6: 225 (2017).
  3. С. М. Гуревич, В. Н. Замков , В. Е. Блащук и др., Металлургия и технология сварки титана и его сплавов (Киев: Наукова думка: 1986).
  4. Л. И. Маркашова, В. В. Арсенюк, Е. Н. Бердникова, И. Л. Богайчук, Металлофиз. новейшие технол., 23, № 10: 1403 (2001).
  5. А. В. Сиора, А. В. Бернацкий, Металлофиз. новейшие технол., 33, спец. выпуск: 569 (2011).
  6. T. DebRoy and H. K. D. H. Bhadeshia, Sci. Technol. of Welding and Joining, 15: 266 (2010). Crossref
  7. Л. И. Маркашова, В. В. Арсенюк, Г. М. Григоренко, Е. Н. Бердникова, Автоматическая сварка, № 7: 43 (2002).
  8. S. Katayama, Handbook of Laser Welding Technologies (Cambridge: Woodhead Publishing Limited: 2013). Crossref
  9. Л. И. Маркашова, В. В. Арсенюк, Г. М. Григоренко, Е. Н. Бердникова, Автоматическая сварка, № 9: 12 (2002).
  10. Л. И. Маркашова, Е. Н. Бердникова, И. И. Хомутская, Автоматическая сварка, № 1: 23 (2003).
  11. L. I. Markashova, V. V. Arsenyuk, G. M. Grigorenko, and E. N. Berdnikova, Welding International, 18: 730 (2004). Crossref
  12. A. I. Ustinov, Yu. V. Falchenko, T. V. Melnichenko, and A. N. Muraveynik, Intermetallics, 16, No. 8: 1043 (2008). Crossref
  13. S. Akhonin, V. Belous, V. Berezos, and R. Selin, Mater. Sci. Forum, 927: 112 (2018). Crossref
  14. I. L. Semenov, I. V. Krivtsun, and U. Reisgen, J. Phys. D: Appl. Phys., 49, No. 10: 105204 (2016). Crossref
  15. B. Paton, S. Akhonin, and V. Prilutsky, Proc. of the 12th World Conference on Titanium (June 19–24, 2011, Beijing) (Beijing: Science Press: 2011), vol. 2, p. 1585.
  16. V. Shelyagin, V. Khaskin, A. Bernatskyi, A. Siora, V. Sydorets, and D. Chinakhov, Mater. Sci. Forum, 927: 64 (2018). Crossref
  17. V. Yerofeyev, R. Logvinov, V. Nesterenkov, and A. Mazo, Welding International, 28: 557 (2014). Crossref
  18. L. Markashova, O. Berdnikova, T. Alekseienko, A. Bernatskyi, and V. Sydorets, Advances in Thin Films, Nanostructured Materials, and Coatings (Eds. A. D. Pogrebnjak and V. Novosad) (Singapore: Springer: 2019), p. 119. Crossref
  19. Г. М. Григоренко, В. А. Костин, С. Г. Григоренко, Металлофиз. новейшие технол., 40, № 1: 23 (2018). Crossref