град / с, проти 20 ... 25 град / с при дугового зварювання.
Подібні швидкості охолодження приводять до підвищення дісперності металу шва в 3 ... 4 рази і значного подрібнення зерна в околошовной зоні. Електронна мікроскопія показує, що всередині зерна околошовной зони при високій швидкості охолодження з'являються тонкі пластини? «- Фази, розташовані досить щільно відносно один одного, у разі повільного охолодження - пластини більш масивні і з відносно великою відстанню між собою. У зв'язку з цим підвищення міцності властивостей титанових зварних з'єднань при лазерної зварюванні пояснюється насамперед тим, що платівки? »- Фази в цих умовах, будучи сприятливо розташованими і зменшеними за розмірами, є свого роду дислокаційними бар'єрами.
Другий чинник, який надає істотний вплив на механічні властивості зварних з'єднань, - це хімічний склад шва. При лазерної зварюванні спостерігається найменша вигоряння легуючих елементів в порівнянні з електронно-променевою і дугового зварюванням. Це пояснюється тим, що за наявності вакууму при електронно-променевого зварювання збільшується швидкість випаровування металу зі зварювальної ванни, що призводить до збіднення легуючими елементами. Підвищений вигоряння легуючих елементів при аргонодугового зварюванні пов'язано з існуванням досить довгого часу ванни значних розмірів [3].
Таким чином, поєднання сприятливих умов кристалізації і зниженою схильності до вигоряння легуючих елементів при лазерної зварюванні титанових сплавів сприяє отриманню більш високих механічних властивостей зварних з'єднань у порівнянні з іншими методами зварювання.
1.1 Вибір умов лазерного зварювання титанових сплавів
При зварюванні титанових сплавів лазерним випромінюванням, необхідно враховувати те, що при температурах 350 ° С і вище титанові сплави активно поглинають кисень з утворенням структур впровадження, що мають високу міцність, твердість (може бути в 2 рази вище, ніж у титану) і малу пластичність. Кисень стабілізує? - Фазу при його взаємодії з реакції
Ti + O2=TiO2
освітою поверхневого шару великої твердості, який називається альфірованним шаром [2].
При нагріванні до температури 550 ° С і вище титан енергійно розчиняє азот, хімічно взаємодіє з ним, в результаті часто утворюється малопластичні фази впровадження (нітриди):
Ti + 0,5 N2=TiN або 6Ti + N2=Ti3N
Азот, що знаходиться в титані у вигляді нітридів та елементів впровадження, підвищує твердість і знижує його пластичність. Поверхневий шар титану насичується підвищеною кількістю азоту і кисню (альфірованний шар). Попадання частинок цього шару в зварений шов призводить до крихкості металу і утворення холодних тріщин, у зв'язку з чим перед зварюванням його слід повністю видаляти. [3]
а) б)
Малюнок 2 - Вплив кисню та азоту в титані на його властивості і розчинність водню в титані, де? B - міцність, а?- Пластичність.
На малюнку 2а показано зміна механічних властивостей титану при насиченні його киснем або азотом у% від вихідного стану. Настільки різке підвищення міцності і зниження пластичності зумовило жорстке обмеження допустимого вмісту цих газів в титані до 0,15% і азоту...
