Оценка остаточных деформаций сварного соединения, образованного при различных способах сварки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В работе изложены результаты сравнения лазерных и дуговых способов сварки. Были разработаны режимы для лазерной, гибридной лазерно-дуговой и лазерной сварки с присадочной проволокой пластин из Ст3 толщиной 10 мм. На разработанных режимах сварено по три контрольных стыка для каждого способа сварки. Проведены металлографические исследования, показывающие стабильное формирование сварного соединения и отсутствие внутренних дефектов. Проведена оценка остаточных деформаций для следующих видов сварки: лазерная, гибридная лазерно-дуговая, лазерная с присадочной проволокой, односторонняя и двусторонняя ручная дуговая, односторонняя и двусторонняя механизированная в активных газах и смесях. Контрольные образцы по каждому виду сварки были проанализированы на уровень остаточных деформаций после сварки методом сравнения геометрических размеров и с помощью 3D-сканирования. Проведен сравнительный технико-экономический анализ способов сварки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Михаил Валерьевич Кузнецов

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Автор, ответственный за переписку.
Email: kuznetsov_mich@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9981-1078

к. т. н. заведующий научно-исследовательской лабораторией «Лазерные и аддитивные технологии», директор Российско-Германского центра лазерных технологий Института машиностроения, материалов и транспорта

Россия, Санкт-Петербург

Максим Васильевич Ларин

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: kuznetsov_mich@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6382-7561

инженер научно-исследовательской лаборатории «Лазерные и аддитивные технологии», м. н. с. Российско-Германского центра лазерных технологий Института машиностроения, материалов и транспорта

Россия, Санкт-Петербург

Дарья Александровна Кузнецова

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: kuznetsov_mich@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-3938-5710

инженер научно-исследовательской лаборатории «Лазерные и аддитивные технологии» Института машиностроения, материалов и транспорта

Россия, Санкт-Петербург

Анатолий Анатольевич Попович

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: kuznetsov_mich@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5974-6654

д. т. н., профессор, директор Института машиностроения, материалов и транспорта

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Lopota A., Afanas’eva A., Velichko O. Tekhniko-ekonomicheskie aspekty vnedreniya tekhnologii gibridnoj lazerno-dugovoj svarki v otechestvennoj promyshlennosti. Sbornik 6-j mezhdunarodnoj konferencii «Luchevye tekhnologii i primenenie lazerov». – Sankt-Peterburg. 2010; 423–429. Лопота А., Афанасьева А., Величко О. Технико-экономические аспекты внедрения технологии гибридной лазерно-дуговой сварки в отечественной промышленности. Сборник 6-й международной конференции «Лучевые технологии и применение лазеров». – Санкт-Петербург. 2010; 423–429.
  2. Hu X. et al. Influence of lumping passes on calculation accuracy and efficiency of welding residual stress of thick-plate butt joint in boiling water reactor. Engineering Structures. 2020; 222: 111136.
  3. Anufriev D. A., Procenko V. G., Larin M. V., Kuznecov M. V., Kuryncev S. V. Lazernaya svarka krivolinejnyh shvov zagotovok iz stali 03H17N14M3 tolshchinoj 10 mm. Svarka i Diagnostika. 2024;1: 33–36. Ануфриев Д. А., Проценко В. Г., Ларин М. В., Кузнецов М. В., Курынцев С. В. Лазерная сварка криволинейных швов заготовок из стали 03Х17Н14М3 толщиной 10 мм. Сварка и Диагностика. 2024;1: 33–36.
  4. Anufriev D. A., Procenko V. G., Larin M. V., Kuznecov M. V., PevznerYA. B., Grinin O. I., Kuryncev S. V. Vysokoskorostnaya lazernaya svarka stali 316L tolshchinoj 10 mm. Svarka i Diagnostika. 2023;4:39–44. Ануфриев Д. А., Проценко В. Г., Ларин М. В., Кузнецов М. В., Певзнер Я. Б., Гринин О. И., Курынцев С. В. Высокоскоростная лазерная сварка стали 316L толщиной 10 мм. Сварка и Диагностика. 2023;4:39–44.
  5. Bunaziv I., Ren X., Olden V. A comparative study of laser-arc hybrid welding with arc welding for fabrication of offshore substructures. Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing. 2023; 2626(1):012033.
  6. Peli S., Bonaldo F., Riva M. Welding of 20 mm thick EH40 steel by means of a single-pass hybrid laser-arc welding technique. Procedia CIRP. 2024;124: 394–398.
  7. Gook S. et al. Joining 30 mm thick shipbuilding steel plates EH36 using a process combination of hybrid laser arc welding and submerged arc welding. Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2022; 6(4): 84.
  8. Li J. et al. Analysis and improvement of laser wire filling welding process stability with beam wobble. Optics & Laser Technology. 2021; 134: 106594.
  9. Voropaev A. A., Protsenko V. G., Anufriyev D. A., Kuznetsov M. V., Mukhin A. A., Sviridenko M. N., Kuryntsev S. V. Influence of Laser BeamWobbling Parameters on Microstructure and Properties of 316L Stainless Steel Multi Passed Repaired Parts. Materials. 2022;15:722. doi: 10.3390/ma15030722.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Внешний вид РТК ГЛДС

Скачать (571KB)
3. Рис. 2. Результаты измерений качества пучка на выходе оптической головы 100 / 500 мм (длина оптического кабеля 15 м). Измерения проведены прибором Primes (измеренный параметр ВРР = 4,1 мм · мрад)

Скачать (478KB)
4. Рис. 3. Геометрия разделки для РДС и МПС: а) – для односторонней сварки; b) – для двусторонней сварка

Скачать (71KB)
5. Рис. 4. Геометрия разделки: а) – для ЛС и ГЛДС; b) – для ЛСПП

Скачать (42KB)
6. Рис. 5. Чертеж пластины под сварку

Скачать (62KB)
7. Рис. 6. Собранные под сварку пластины в оснастке

Скачать (743KB)
8. Рис. 7. Схема снятия размеров для анализа остаточных деформаций

Скачать (108KB)
9. Рис. 8. Внешний вид сварных соединений с торца, образованных при: а) — РДС1; b) – РДС2; c) – МПС1; d) – МПС2

Скачать (213KB)
10. Рис. 9. Внешний вид сварных соединений с торца сваренных образцов, образованных при: a) – ЛС; b) – ГЛДС; c) – ЛСПП

Скачать (150KB)
11. Рис. 10. Макрошлифы поперечного сечения сваренных образцов (50х): a) – ЛС; b) – ГЛДС; c) – ЛСПП; d) – РДС1; e) – РДС2; f) – МПС1; g) – МПС2

Скачать (874KB)
12. Рис. 11. Микроструктура основного металла: а) увеличение 100х; b) увеличение 1000х

Скачать (240KB)
13. Рис. 12. Микроструктура сварных швов: а) – ЛС; b) – ГЛДС; c) – ЛСПП; d) – РДС1; e) – РДС2; f) – МПС1; g) – МПС2 (100х)

Скачать (952KB)
14. Рис. 13. Карты отклонений сварных образцов, образованных способами: а) – ЛС; b) – ГЛДС; c) – ЛСПП

Скачать (52KB)
15. Рис. 14. Схема сопоставления размеров при 3d-сканировании

Скачать (27KB)
16. Рис. 15. Диаграмма сравнения способов сварки

Скачать (1023KB)

© Кузнецов М.В., Ларин М.В., Кузнецова Д.А., Попович А.А., 2025