21 / 142
Актуальные проблемы в машиностроении
. Том 4. № 1. 2017
Инновационные технологии
в машиностроении
____________________________________________________________________
21
сварного шва приводит к увеличению времени и усложнению технологического процесса
изготовления деталей из алюминиевых сплавов.
В последние годы вызывает большой интерес по модифицированию сварных
соединений нанодисперсными тугоплавкими частицами, редкоземельными химическими
элементами, различными по составу присадочными проволоками [10, 12-14] с целью
изменение химического состава и управление микроструктурой сварного шва и повышению
прочностных свойств. Использование редкоземельных элементов является наиболее
перспективными в модифицировании сварного шва.
Редкоземельный элемент скандий (Sc) оказывает значительное влияние на изменения
механических свойств алюминия. Упрочняющее действие скандия объясняется его большой
способностью пересыщать твердый раствор алюминия при кристаллизации сплава. Высокая
эффективность модифицирующего действия Sc объясняется размерно-структурным
соответствием кристаллической решетке алюминия и первичных частиц Al
3
Sc, которые
образуются в пред кристаллизационный период и служат зародышами зерен алюминиевого
твердого раствора [15]. Известно, что Sc в качестве легирующего элемента, при создании
лигатуры алюминиевых сплавов повышает прочностные характеристики для Al-Mg сплавов
и Al-Cu сплавов [16]. Наличие Sc в Al-Mg сплаве заметно уменьшает растворимость магния в
алюминии. Исследование структуры слитков при литье Al-Сu сплавов показало, что добавки
скандия сильно измельчают зерно и повышают прочность сплава.
Целью данной работы является разработка метода модифицирование шва
редкоземельным элементом Sc при лазерной сварке сплавов системы Al-Cu-Li и Al -Mg-Li.
Изучение макро и микроструктуры сварного шва.
Материалы и методика эксперимента
В работе использовались высокопрочные промышленные авиационные алюминиевые
сплавы (производство ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод») системы Al-Mg-
Li сплав 1420 и Al-Cu-Li сплав 1441. Химический состав (%, масса) сплавов 1420 и 1441
приведен в таблице 1
Таблица 1
Химический состав алюминиевых сплавов
Наименование
сплава
Cu
Mg
Li
Zn
Zr
Mn
Ti
Al-Mg-Li(1420)
5,8-6,2 1,8-2,2 0.05 0,01 0,1-0,25
Al-Cu-Li(1441)
1,6-1,9 0.7-1,1 1,7-2,0
0.26
0.04
0.07
Лазерная сварка (ЛС) алюминиевых сплавов толщиной 1,4 мм осуществлялась на
АЛТК “Сибирь-1”, включающем непрерывный СО
2
-лазер с мощностью до 8 кВт,
разработанный в ИТПМ СО РАН. Лазерное излучение фокусировалось на поверхности
сплава с помощью
ZnSe
-линзы с фокусным расстоянием 254 мм. Для защиты сварного шва и
корня использовался инертный газ гелий. Макро- и микроструктура сварных швов
исследованы на оптическом микроскопе Olympus LEXT OLS3000.
Результаты экспериментов и обсуждение
На первоначальном этапе для выбранных алюминиевые сплавы системы Al-Mg-Li
(1420) и Al-Cu-Li (1441) производилась оптимизация процесса ЛС по энергетическим
параметрам: мощность лазерного излучения, положение фокального пятна лазерного