Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия

С. В. Курынцев, доцент кафедры материаловедения, сварки и производственной безопасности, канд. экон. наук, эл. почта: kuryntsev16@mail.ru

Московский государственный технический университет им . Н. Э. Баумана, Москва, Россия
И. Н. Шиганов, профессор кафедры лазерных технологий в машиностроении, докт. техн. наук

Представлены результаты исследований особенностей кристаллизации сварочной ванны из разнородных сплавов, меди М1 и стали 12Х18Н10Т, полученной лазерной сваркой. В дополнение к ранее проведенным исследованиям микроструктуры, механических и эксплуатационных свойств проведены исследования микроструктуры лицевой поверхности сварного шва с применением оптической и электронной микроскопии. Определен точечный химический состав отличающихся микроструктурных компонентов сварочной ванны. Выявлено, что в левой части сварочной ванны в центре зерен наблюдаются сферические углубления по границам зерен, точечные выделения в центре зерен и вытянутые выделения по границам зерен, которые существенно отличаются по химическому составу. Точечные и вытянутые участки содержат существенно больше меди (18–24 %) по сравнению с темными участками, являющимися телом зерна (8–15 % Cu), светлые участки содержат меньше железа (53–57 %) и никеля (7–8 %), чем темные, содержащие 59–63 % Fe и 7–10 % Ni. Установлено, что особенностями кристаллизации полученных сварных соединений являются асимметричный процесс кристаллизации, существенное различие размеров частей сварочной ванны со стороны меди (1260 мкм) и со стороны стали (670 мкм), а также химического состава и микротвердости противоположных частей сварочной ванны. Измерения микротвердости показали, что существуют небольшие, но четко заметные различия в левой (170–180 HV100) и правой (150–155 HV100) частях сварочной ванны.

1. Курынцев С. В., Шиганов И. Н. Лазерная сварка разнородных металлов // Фотоника. 2020. Т. 14, № 6. С. 492–506.
2. Sadeghian A., Iqbal N. A review on dissimilar laser welding of steel-copper, steel-aluminum, aluminum-copper, and steel-nickel for electric vehicle battery manufacturing // Optics and Laser Technology. 2022. Vol. 146. 107595. DOI: 10.1016/j.optlastec.2021.107595
3. Лющинский А. В. Диффузионная сварка разнородных материалов. — М. : Издательский центр «Академия», 2006. — 208 с.

4. Сварка взрывом: процессы и структуры / под ред. Б. А. Гринберг, М. А. Иванова, В. И. Лысака, С. В. Кузьмина. — М. : Инновационное машиностроение, 2017. — 236 с.
5. Григорьянц А. Г., Шиганов И. Н., Мисюров А. И. Технологические процессы лазерной обработки. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. — 664 с.
6. Осико В., Щербаков И. Твердотельные лазеры. Часть II // Фотоника. 2013. № 4. С. 24–45.
7. Wallerstein D., Salminen A., Lusquiños F., Comesaña R. et al. Recent developments in laser welding of aluminum alloys to steel // Metals. 2021. Vol. 11, Iss. 4. 622. DOI: 10.3390/met11040622
8. Латыпова Е. Ю., Цумарев Ю. А., Цумарев Е. Н. Оценка несущей способности нахлесточных сварных соединений различных типов // Сварочное производство. 2019. № 2. С. 34–37.
9. Tomashchuk I., Bendaoud I., Sallamand P., Cicala E. et al. Multiphysical modelling of keyhole formation during dissimilar laser welding // Proceedings of the COMSOL Conference. 2016. P. 1–7.
10. Артинов А. Э., Кархин В. А., Хомич П. Н., Бахман М., Ретмайер М. Моделирование гидродинамических и тепловых процессов при лазерной сварке со сквозным проплавлением // Сварочное производство. 2019. № 12. С. 3–14.
11. Zhou X., Cao X., Zhang F., Duan J. Numerical and experimental investigation of thermal stress distribution in laser lap welding of Ti6Al4V and 2024 alloy plates // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. Vol. 118. P. 1427–1440. DOI: 10.1007/s00170-021-08019-w
12. Прохоров Н. Н. Физические процессы в металлах при сварке. — М. : Металлургия, 1968. — 695 с.
13. Михеев Р. С., Коберник Н. В., Калашников И. Е., Болотова Л. К., Колмаков А. Г. Особенности нанесения алюмоматричных композиционных покрытий триботехнического назначения на стальные подложки // Сварочное производство. 2020. № 9. С. 18–23.
14. Дриц А. М., Овчинников В. В., Игонькин Б. Л. Влияние легирования сварочной проволоки скандием на механические свойства и структуру сварных соединений алюминиевых сплавов // Цветные металлы. 2019. № 4. С. 67–78.
15. Юм-Розери В. Введение в физическое материаловедение. — М. : Книга по требованию, 2013. — 202 с.
16. Ольшанская Т. В. Особенности кристаллизации сварных швов из разнородных материалов при электронно-лучевой сварке на примере высокохромистой стали с бронзой // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. 2014. Т. 16, № 3. С. 43–53.
17. Magnabosco I., Ferro P., Bonollo F., Arnberg L. An investigation of fusion zone microstructures in electronbeam welding of copper–stainless steel // Materials Science and Engineering: A. 2006. Vol. 424, Iss. 1-2. P. 163–173. DOI: 10.1016/j.msea.2006.03.096
18. Курынцев С. В., Шиганов И. Н. Сварка аустенитной стали с медью расфокусированным излучением волоконного лазера // Сварочное производство. 2017. № 4. С. 7–11.