Оценка технологической возможности высокопрочной стали аустенитного структурного класса

Объект исследования – сварные соединения, образованные при гибридной лазерно-дуговой сварке (ГЛДС) и лазерной сварке с присадочной проволокой (ЛСПП). Цель научно-исследовательской работы – разработка технологических процессов ГЛДС и ЛСПП стали аустенитного структурного класса. В ходе выполнения НИР были разработаны режимы для ГЛДС и ЛСПП пластин из Ст3 с габаритными размерами 300х100х10 мм. На разработанных режимах сварено по три контрольных стыка для каждого способа сварки. Проведены металлографические исследования на предмет качества формирования сварных соединений и анализа структуры. Проведен сравнительный анализ остаточных деформаций образцов, образованных при ГЛДС и ЛСПП. Также проведен анализ микроструктуры сварных соединений и технико-экономическое обоснование сравниваемых способов сварки. В рамках работы получены следующие результаты: - проведена оценка сварочных деформаций при различных способах сварки; - проведен анализ микроструктуры сварных соединений; - выполнено технико-экономическое обоснование выбранных способов сварки. Минимальные сварочные деформации обнаружены при ГЛДС и составили 0,21 мм, при ЛСПП – 0,79 мм. Наиболее эффективным также является процесс ГЛДС, обладающий максимальным термодинамическим коэффициентом полезного действия, составляющим 30,59%; ЛСПП – с термодинамическим коэффициентом полезного действия равным 10,97%. Минимальные значения ширины зоны термического воздействия при ГЛДС – 0,4 мм, что в 2,5 раза меньше зоны термического воздействия, образованной при ЛСПП. Энерговклад при ГЛДС составляет 46,8 кДж соответственно, что примерно в 2 раза ниже чем соответствующий параметр при ЛСПП. Также и погонная энергия при ГЛДС ниже примерно в 5 раз по сравнению с ЛСПП. Расход сварочной проволоки при сравнении аналогичных способов сварки также примерно в 7 раз ниже по сравнению с ЛСПП. Расход аргона при ГЛДС ниже по сравнению с ЛСПП примерно в 25 раз. По результатам НИР выявлено, что при ГЛДС с заглублением фокальной плоскости лазерного излучения относительно лицевой поверхности свариваемых пластин на 7,5 мм при мощности лазерной составляющей 20 кВт, скорости ГЛДС 15 мм/сек, мощности дуги 11,75 кВт образуется проплавной сварной шов с максимальной глубиной проплавления – 27,2 мм.