ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
83
При назначении режимов гибридной лазерной сварки следует иметь
в виду, что в сварных соединениях закаливающихся сталей возможно
образование закалочных структур. Это может снизить структурно-
чувствительные свойства и в первую очередь технологическую проч-
ность. Например, в сварных соединениях изделий, изготовленных из
стали 30ХГСА, уменьшается пластичность и увеличивается вероятность
появления холодных трещин. Использование дополнительного источ-
ника теплоты открывает возможности регулирования тепловой обста-
новки при сварке.
Основными параметрами сварочного термического цикла (СТЦ),
влияющими на конечную структуру и свойства сварного соединения,
являются время пребывания металла выше температуры 900 °С, ско-
рость охлаждения при температуре наименьшей устойчивости аусте-
нита (~500 °С), скорость охлаждения при температуре около
300
°С, обусловливающая самоотпуск мартенсита на этапе охлаждения
[3].
Изменением значений параметров сварочного термического цикла
можно добиться благоприятной структуры сварного соединения.
Для лазерной сварки характерны малое время пребывания метал-
ла выше температуры 900 °С и высокие скорости охлаждения при
температуре наименьшей устойчивости аустенита. Поэтому в резуль-
тате термического воздействия в металле сварного соединения обра-
зуется преимущественно мартенситная структура, отличающаяся
низкой пластичностью.
Второй этап работы был посвящен выявлению возможности
управления структурой за счет использования дополнительного ис-
точника теплоты. Для этого проводили оценку тепловой обстановки в
зоне сварного соединения. Рассчитывали время пребывания металла
шва в диапазоне значений температуры 800…500 °С и оценивали
скорость охлаждения в этом диапазоне в середине и корне шва при
гибридной сварке стали 30ХГСА толщиной 0,6 мм. Расчеты показа-
ли, что указанные параметры, так же как и мощность лазерного излу-
чения, необходимая для полного проплавления, существенно зависят
от взаимного положения источников теплоты. На режимах гибрид-
ной лазерной сварки, при которых наблюдается максимальная эф-
фективность лазерного излучения с точки зрения проплавляющей
способности, время пребывания меньше, а значит, и скорость охла-
ждения выше (рис. 4). Таким образом, режимы, на которых достига-
ется максимальная эффективность лазерного воздействия, не совпа-
дают с режимами, на которых скорость охлаждения минимальна.
Экспериментальная проверка полученных результатов показала,
что при гибридной лазерной сварке стали 30ХГСА на высокоэффек-
тивных режимах с точки зрения проплавляющей способности в метал-
ле шва образуется крупноигольчатая структура, состоящая в основном
из мартенсита и бейнита. Такая структура мало пластична и склонна
к образованию трещин.