Development of Technology for Robotic Laser Welding of Thin-Walled Products from Heat-Resistant Alloys

Abstract

Рассмотрены результаты разработки режимов роботизированной лазерной сварки пространственных сварных соединений тонкостенных изделий из жаропрочных сталей. Обоснована актуальность применения данного способа получения неразъемных соединений для крупногабаритных тонкостенных конструкций авиационной промышленности. Оговорены технологические сложности и условия модернизации роботизированного лазерного комплекса на базе непрерывного твердотельного лазера ЛС-2 для реализации технологии сварки пространственных элементов из жаропрочных сплавов. На основе структурных и дюрометрических исследований подтверждены преимущества контактной лазерной сварки без присадочной проволоки. Указаны оптимизированные параметры режима лазерной роботизированной сварки для сплава ХН50ВМКТЮР. Показана возможность управления свойствами сварного соединения посредством увеличения вкладываемой мощности лазерного излучения в пределах 0,7…1,8 кВт и скорости сварки в пределах 150…200 м/ч. Приведены сравнительные исследования влияния параметров различных способов производственной сварки на металлографию сварного шва и технологическую прочность сварного соединения.Анализ микроструктуры показал, что литая структура сварного шва, полученного лазерной сваркой, отличается от структуры, полученной классическими способами сварки, характерным мелкоячеистым дисперсным строением дендритных кристаллов и значительно меньшей по протяженности зоной термического влияния до 2…2,2 мм. Сварное соединение при этом обладает прочностью, не уступающей основному металлу, и пластичностью, отвечающей всем эксплуатационным требованиям к изделию. Установлено, что по границам ячеисто-дендритной структуры при охлаждении в интервале 650…850 °С интенсивно выделяются карбидные и интерметаллидные включения сложного химического состава, что формирует эффект упрочнения металла шва.Выполнена оценка стойкости сварных соединений против образования кристаллизационных (горячих) трещин. Показано, что лазерная сварка сталей с большими скоростями охлаждения металла шва на уровне 2000 °С/сек. в температурном интервале хрупкости благоприятно сказывается на стойкости сварных соединений против образования кристаллизационных горячих трещин. Данному факту способствует минимизация выделения в металле шва нежелательной γ′-фазы при охлаждении.