Оценка деформируемости сварных составных заготовок, полученных лазерной сваркой
Изучена деформируемость составных сварных заготовок (ССЗ) из стали, полученных с использованием лазерной сварки, в зависимости от сочетания толщин соединяемых элементов и расположения (ориентации) швов. Деформируемость заготовок оценивалась по Свифту. Показано, что более тонкостенная часть составны...
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2006
|
| Назва видання: | Автоматическая сварка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102658 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оценка деформируемости сварных составных заготовок, полученных лазерной сваркой / Ч.Х. Ченг, Ч.Л. Чан, Т.Ч. Ли, Ч.Л. Чоу // Автоматическая сварка. — 2006. — № 6 (638). — С. 32-35. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-102658 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1026582016-06-13T03:04:12Z Оценка деформируемости сварных составных заготовок, полученных лазерной сваркой Ченг, Ч.Х. Чан, Л.Ч. Ли, Т.Ч. Чоу, Ч.Л. Производственный раздел Изучена деформируемость составных сварных заготовок (ССЗ) из стали, полученных с использованием лазерной сварки, в зависимости от сочетания толщин соединяемых элементов и расположения (ориентации) швов. Деформируемость заготовок оценивалась по Свифту. Показано, что более тонкостенная часть составных заготовок определяет их деформируемость. Deformability of tailored welded blanks (TWB) from steel produced by laser welding was studied, depending on a combination of thicknesses of the joined elements and location (orientation) of the welds. Deformability of the blanks was evaluated by Swift method. It is shown that a thinner part of the blanks determines the deformability of the tailored blanks. 2006 Article Оценка деформируемости сварных составных заготовок, полученных лазерной сваркой / Ч.Х. Ченг, Ч.Л. Чан, Т.Ч. Ли, Ч.Л. Чоу // Автоматическая сварка. — 2006. — № 6 (638). — С. 32-35. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102658 621.791.72:621.375.826 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Производственный раздел Производственный раздел |
| spellingShingle |
Производственный раздел Производственный раздел Ченг, Ч.Х. Чан, Л.Ч. Ли, Т.Ч. Чоу, Ч.Л. Оценка деформируемости сварных составных заготовок, полученных лазерной сваркой Автоматическая сварка |
| description |
Изучена деформируемость составных сварных заготовок (ССЗ) из стали, полученных с использованием лазерной
сварки, в зависимости от сочетания толщин соединяемых элементов и расположения (ориентации) швов. Деформируемость заготовок оценивалась по Свифту. Показано, что более тонкостенная часть составных заготовок
определяет их деформируемость. |
| format |
Article |
| author |
Ченг, Ч.Х. Чан, Л.Ч. Ли, Т.Ч. Чоу, Ч.Л. |
| author_facet |
Ченг, Ч.Х. Чан, Л.Ч. Ли, Т.Ч. Чоу, Ч.Л. |
| author_sort |
Ченг, Ч.Х. |
| title |
Оценка деформируемости сварных составных заготовок, полученных лазерной сваркой |
| title_short |
Оценка деформируемости сварных составных заготовок, полученных лазерной сваркой |
| title_full |
Оценка деформируемости сварных составных заготовок, полученных лазерной сваркой |
| title_fullStr |
Оценка деформируемости сварных составных заготовок, полученных лазерной сваркой |
| title_full_unstemmed |
Оценка деформируемости сварных составных заготовок, полученных лазерной сваркой |
| title_sort |
оценка деформируемости сварных составных заготовок, полученных лазерной сваркой |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102658 |
| citation_txt |
Оценка деформируемости сварных составных заготовок, полученных лазерной сваркой / Ч.Х. Ченг, Ч.Л. Чан, Т.Ч. Ли, Ч.Л. Чоу // Автоматическая сварка. — 2006. — № 6 (638). — С. 32-35. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT čengčh ocenkadeformiruemostisvarnyhsostavnyhzagotovokpolučennyhlazernojsvarkoj AT čanlč ocenkadeformiruemostisvarnyhsostavnyhzagotovokpolučennyhlazernojsvarkoj AT litč ocenkadeformiruemostisvarnyhsostavnyhzagotovokpolučennyhlazernojsvarkoj AT čoučl ocenkadeformiruemostisvarnyhsostavnyhzagotovokpolučennyhlazernojsvarkoj |
| first_indexed |
2025-07-07T12:39:36Z |
| last_indexed |
2025-07-07T12:39:36Z |
| _version_ |
1836991882831331328 |
| fulltext |
УДК 621.791.72:621.375.826
ОЦЕНКА ДЕФОРМИРУЕМОСТИ СВАРНЫХ СОСТАВНЫХ
ЗАГОТОВОК, ПОЛУЧЕННЫХ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКОЙ*
Ч. Х. ЧЕНГ, Л. Ч. ЧАН, Т. Ч. ЛИ (Политехнический ун-т, Гонконг, Китай),
Ч. Л. ЧОУ (Университет штата Мичиган, г. Диарборн, США)
Изучена деформируемость составных сварных заготовок (ССЗ) из стали, полученных с использованием лазерной
сварки, в зависимости от сочетания толщин соединяемых элементов и расположения (ориентации) швов. Де-
формируемость заготовок оценивалась по Свифту. Показано, что более тонкостенная часть составных заготовок
определяет их деформируемость.
К л ю ч е в ы е с л о в а : лазерная сварка, составные сварные
заготовки, нержавеющая сталь, направление сварки, соче-
тание толщин, деформируемость, предел деформируемости
Составные сварные заготовки (ССЗ) — это
специальные заготовки, выполненные из не-
скольких тонких металлических листов различной
толщины, формы, иногда прочности для после-
дующего деформирования с целью получения
сложной конфигурации. Их все чаще применяют
в автомобилестроении, а также в таких отраслях
промышленности, как электротехника, производ-
ство тары и упаковки, строительстве [1]. Посколь-
ку заготовки обычно изготавливают специально
для производства определенных деталей, их кон-
струирование представляет собой новую задачу
для отрасли, внедряющей эти заготовки в произ-
водство. Для анализа деформируемости стальных
заготовок нашли применение различные виды ис-
пытаний. В работе [2] рассмотрены два типа раз-
рушения ССЗ и показано, что прессуемость их
связана с изменением режима деформации и за-
висит от прочности ССЗ. В работе [3] установлено,
что при глубокой вытяжке в случае распределения
деформации по большей толщине смещение
линии шва увеличивается. В работе [4] показано,
что деформируемость ССЗ снижается с повыше-
нием отношения толщины составляющих заго-
товки.
В настоящей работе рассмотрен высокопроиз-
водительный процесс лазерной сварки стальных
заготовок, полученных из элементов различной
толщины, а также исследовано влияние направ-
ления сварки и комбинации толщин соединяемых
элементов на деформируемость заготовок.
ССЗ из нержавеющей стали AISI 304 сваривали
встык лазером Nd-YAG мощностью 2 кВт. Для
получения приблизительно 180 образцов исполь-
зовали три стальных листа толщиной 1,0; 1,2 и
1,5 мм с различными направлениями сварки (0,45
и 90о) и с разными комбинациями толщин (1/1;
1/1,2; 1/1,5; 1,2/1,2; 1,2/1,5 и 1,5/1,5 мм). Для по-
лучения чистых кромок без заусенец, загрязнений
или масла кромки свариваемых образцов перед
сваркой подвергали механической обработке и
обезжириванию. С целью регулировки положения
луча лазера и обеспечения точности сборки под
сварку каждую пару образцов собирали на спе-
циальном приспособлении для сборки-сварки
(рис. 1). В результате экспериментов установлены
оптимальные параметры сварки ССЗ для каждой
комбинации толщин (таблица). Из таблицы видно,
что оптимальные результаты можно получить пу-
тем варьирования скоростью сварки и общей тол-
щины основных свариваемых элементов ССЗ и
использованием двусторонней сварки, при этом
на более толстом материале необходимо приме-
нять более низкую скорость. Мощность лазера мо-
жет быть практически постоянной, изменяющейся
в узком диапазоне (1000…1100 Вт). Для всех со-
четаний толщин свариваемых элементов луч ла-
зера фокусировали на верхней поверхности об-
разца по линии соединения или на более толстом
из свариваемых материалов. Расход защитного га-
за, в качестве которого использовали аргон, сос-
тавлял 20 л/мин. Целостность шва на поверхности
© Ч. Х. Ченг, Л. Ч. Чан, Ч. Л. Чоу, Т. Ч. Ли, 2006
Рис. 1. Схема процесса лазерной сварки: 1 — оснастка для сборки-
сварки; 2 — свариваемый образец; 3 — лазерный луч; 4 — сопло для
защитного газа; 5 — зажимное приспособление
* По материалам Второй международной конференции
«Laser Technologies in Welding and Materials Processing», 23–
27 мая 2005 г., пос. Кацивели, Крым, Украина.
32 6/2006
и по сечению исследовали в соответствии с тре-
бованиями Британских стандартов EN ISO 13919-
1 и 15614-11, общие механические свойства TWB
определяли путем испытаний на растяжение.
Деформируемость полученных ССЗ исследо-
вали с помощью испытаний по Свифту. Для мак-
симальных и минимальных деформаций, измерен-
ных на образцах ССЗ различной ширины, строили
диаграммы предела формовки (ДПФ). Исследо-
вали деформируемость и типы разрушений ССЗ,
а также анализировали влияние направления свар-
ки и отношения толщины свариваемых элементов.
Несмотря на различные направления сварки почти
все швы находились в центре ССЗ (рис. 2). Ис-
следования проводили с использованием установки
с полусферическим пуансоном диаметром 50 мм.
Пластическое течение материала контролировали
при приложении усилия 100 кН. Для компенсации
различий в толщине при испытаниях в каждой
заготовке ССЗ использовали специально спроек-
тированные прокладки.
Поверхность и профиль шва в поперечном се-
чении на заготовке ССЗ (отношение толщин
1,2/1,5 мм), сваренной на оптимальных парамет-
рах, приведены соответственно на рис. 3 и 4. Вид-
но, что поверхность шва хорошо сформирована
по всей длине ССЗ, трещины и поры отсутствуют.
Профиль шва удовлетворительный, несплавления,
подрезы и провисания не наблюдаются. Свойства
при растяжении ССЗ из элементов различной тол-
щины, содержащих поперечные швы, оценивали
на образцах малого размера, вырезанных из ССЗ.
Испытания на растяжение проводили при пос-
тоянной скорости траверсы 1 м/мин, до образо-
вания местного сужения в сечении образца. Как
видно из рис. 5, разрушение в основном проис-
ходит не в шве или металле ЗТВ, а в основном
металле, что подтверждает тот факт, что данные
параметры сварки обеспечивают получение при-
емлемых швов и, следовательно, качественных
ССЗ. На рис. 6 приведены кривые напряжение–
деформация, построенные для ССЗ. Кривые 1–3
Оптимальные параметры сварки ССЗ для различной комби-
нации толщин заготовок
Комби-
нации тол-
щины, мм
Мощность
лазера, Вт
Скорость
сварки,
мм/с
Положение
фокуса
Защитный
газ, расход,
л/мин
1/1 1100 27 Поверхность Аргон, 20
1,2/1,2 1000 23
1,5/1,5 1100 15
1/1,2 1000 25 Поверхность
более толсто-
го основного
металла
1/1,5 1100 20
1,2/1,5 1100 15
Рис. 2. ССЗ (диаметр заготовки 165,1 мм), полученные с различными
углами сопряжения элементов: а — 0; б — 45; в — 90°
Рис. 3. Внешний вид лицевой поверхности шва на ССЗ, сваренной на
оптимальных режимах
Рис. 4. Макрошлиф поперечного сечения ССЗ, сваренной на оптималь-
ных режимах
Рис. 5. Внешний вид образцов из ССЗ после испытаний на растяжение
Рис. 6. Характерные диаграммы растяжения, построенные для образ-
цов из ССЗ, содержащих элементы различной толщины: 1 — 1,5/1,5;
2 — 1,2/1,2; 3 — 1,0/1,0; 4 — 1,0/1,2; 5 — 1,0/1,5; 6 — 1,2/1,5 мм
6/2006 33
показывают, что в ССЗ, состоящих из элементов
одинаковой толщины, значения напряжений и де-
формаций подобны соответствующим значениям
для основного металла. Однако в ССЗ, состоящих
из элементов различной толщины, значения де-
формации тем ниже, чем больше различие по тол-
щине (рис. 6, кривые 4–6). Это обусловлено тем
фактом, что деформирование ССЗ происходит
преимущественно в более тонком основном ме-
талле (см. рис. 5).
Как видно из рис. 7, направление сварки не
оказывает влияния на участок разрушения, все
разрушения распространяются в направлении,
перпендикулярном направлению приложения ос-
новной нагрузки. Разрушения в ССЗ с направле-
ниями сварки 45 и 90° (рис. 7, б, в) наблюдаются
в более тонком элементе основного металла на
определенном расстоянии от шва, в то время как
в ССЗ с направлением сварки 0° разрушение за-
рождалось в шве (рис. 7, а). Таким образом, мож-
но утверждать, что качественные швы, получен-
ные в различных направлениях, оказывают нез-
начительное влияние на деформируемость и тип
разрушения в ССЗ, поскольку разрушение в ос-
новном происходит в более тонком из сварива-
емых элементов в направлении, перпендикуляр-
ном направлению приложения основной нагрузки.
С помощью нанесения круговых сеток на по-
верхность ССЗ измеряли максимальные и мини-
мальные деформации и строили диаграммы ДПФ.
На рис. 8 и 9 показаны диаграммы, построенные
для ССЗ (направление сварки 90°), состоящих из
элементов одинаковой и различной толщины.
Сравнение данных диаграмм с диаграммами, пос-
троенными для основного металла (штриховые
кривые), показывает, что ССЗ, состоящие из эле-
ментов одинаковой толщины, также деформиру-
ются как основной металл. Это подтверждает тот
факт, что швы, полученные в направлении 90° к
направлению приложения основной нагрузки, ока-
зывают незначительное влияние на деформируе-
мость ССЗ, состоящих из элементов одинаковой
толщины. Как видно из рис. 7, в, ССЗ, состоящие
из элементов различной толщины, разрушались
в основном в более тонком из свариваемых эле-
ментов, что соответствует ДПФ, построенным для
более тонких элементов ССЗ.
В заключение следует отметить, что в работе
исследовали заготовки ССЗ из нержавеющей ста-
ли AISI 304, состоящие из элементов с различ-
Рис. 7. Деформированные элементы из ССЗ (1,0 + 1,2 мм), полученные
сваркой в различных направлениях с углами сопряжения: а — 0; б —
45; в — 90°
Рис. 8. ДПФ, построенные для ССЗ из нержавеющей стали (направ-
ление сварки 90°), состоящих из элементов одинаковой толщины: 1 —
1,5; 2 — 1,2; 3 — 1,0; 4 — 1,5/1,5; 5 — 1,2/1,2; 6 — 1,0/1,0 мм
Рис. 9. ДПФ, построенные для ССЗ из нержавеющей стали (направ-
ление сварки 90°), состоящих из элементов различной толщины: 1 —
1,5; 2 — 1,2; 3 — 1,0; 4 — 1,2/1,5; 5 — 1,0/1,2; 6 — 1,0/1,5 мм
34 6/2006
ными сочетаниями толщины, сваренных в различ-
ных направлениях с использованием лазера Nd-
YAG мощностью 2 кВт. Оптимальные параметры
сварки для комбинаций элементов различной тол-
щины определены с обеспечением хорошего фор-
мирования швов и учета свойств ССЗ при испы-
таниях на растяжение. В случае обеспечения ка-
чественного шва разрушение обычно наблюда-
лось в более тонком из свариваемых элементов
ССЗ (в соответствии с диаграммами ДПФ, пос-
троенными для более тонкого элемента основного
металла). Следует отметить, что только на осно-
вании ДПФ нельзя получить достоверные данные
о предельных деформациях для ССЗ, состоящих
из комбинаций элементов различной толщины.
Настоящая работа выполнена благодаря час-
тичному финансированию по грантам, выделен-
ным соответствующим Научно-исследователь-
ским советом, ответственным за распределение
грантов в Особом административном регионе Гон-
конга, Китай (проект PolyU 5178/01E), а также
Научным комитетом политехнического универси-
тета Гонконга (проект G-T906).
1. Pallett R. J., Lark R. J. The use of tailored blanks in the ma-
nufacture of construction components // J. Mater. Proc.
Techn. — 2001. — 117. — P. 249–254.
2. Saunders F. I., Wagoner R. H. Forming of tailor-welded
blanks // Metallurgical and Materials Transactions A. —
1996. — 27A. — P. 2605–2615.
3. Characteristics of weld line movements for the deep dra-
wing with drawbeads of tailor-welded blanks / Y. Heo,
Y. Choi, H. Y. Kim, D. Seo // J. Mater. Proc. Techn. —
2001. — 111. — P. 164–169.
4. Chan S. M., Chan L. C., Lee T. C. Tailor-welded blanks of
different thickness ratios effects on forming limit diagrams //
Ibid. — 2003. — 132. — P. 95–101.
Deformability of tailored welded blanks (TWB) from steel produced by laser welding was studied, depending on a combination
of thicknesses of the joined elements and location (orientation) of the welds. Deformability of the blanks was evaluated
by Swift method. It is shown that a thinner part of the blanks determines the deformability of the tailored blanks.
Поступила в редакцию 26.01.06
МОБИЛЬНАЯ СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ
РЕЖИМОВ ДУГОВОЙ СВАРКИ И НАПЛАВКИ
В ИЭС им. Е. О. Патона разработана мобильная система регистрации параметров сва-
рочных режимов БРПС-1.
В систему входит:
• измерительный блок для преобразования сигналов с датчиков технологических пара-
метров в цифровой код и передачи данных в ПЭВМ;
• портативный персональный компьютер (ноутбук) с программным обеспечением ПЭВМ
для отображения значений параметров сварочных режимов на мониторе, записи их на
«жесткий» диск и формирования протокола процесса.
Система позволяет подключаться к имеющемуся оборудованию и записывать параметры
режимов в реальном масштабе времени с последующим выводом на печать. Запись режимов
может храниться как в печатном, так и электронном виде. Последнее необходимо для пас-
портизации процесса изготовления деталей с применением сварки и наплавки.
Система предназначена для регистрации значений основных параметров сварочного про-
цесса в реальных единицах измерения.
Контакты:
03680, Украина, Киев-150,
ул. Боженко, 11
Институт электросварки
им. Е. О. Патона НАН Украины,
отд. № 23
Тел./факс: (38044) 287 61 57
E-mail: zhudra@intom.com.ua
6/2006 35
|