автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Технологические и металлургические особенности лазерной сварки современных авиационных алюминиевых сплавов

УДК 621.791.72:621.375.826

□0305Т051

На правах рукописи

Шахов Сергей Валерьевич

Технологические и металлургические особенности лазерной сварки современных авиационных алюминиевых сплавов

Специальность 05.03.06 Технологии и машины сварочного производства

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва

2007

003057051

Работа выполнена в Московском Государственном Техническом Университете им. Н.Э. Баумана.

Научный руководитель: д.т.н., проф. Шиганов Игорь Николаевич.

Официальные оппоненты: д.т.н. Филатов Юрий Аркадьевич к.т.н. Блинков Владимир Викторович.

Ведущая организация: ОАО «ОКБ Сухого».

Защита состоится « _2007 г. в_часов на

заседании диссертационного совета Д 212.141.01 при Московском Государственном Техническом Университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, 2-ая Бауманская ул., дом 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Ваш отзыв на автореферат в 1 экз., заверенный печатью, просим выслать по указанному адресу. Телефон для справок: 267-0963

Автореферат разослан

2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

А.В. Коновалов.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертационной работе рассматриваются вопросы, связанные с технологией сварки и формированием качественных сварных соединений современных авиационных сплавов, полученных лазерным излучением.

Актуальность темы.

Проблема поиска новых свариваемых алюминиевых сплавов, а также совершенствование методов их соединения, имеющих более высокие прочностные характеристики, чем существующие промышленные сплавы системы самым непосредственным образом связана как с созданием новых, более совершенных образцов новой авиационно-космической техники, так и с решением ряда народнохозяйственных задач.

Одной из наиболее актуальных проблем научно-технического прогресса является проблема снижения веса изделий авиационной, ракетной и космической техники. Основной путь решения этой проблемы - повышение удельных прочностных характеристик конструкционных материалов.

Возросшие требования к служебным характеристикам изделий привели к необходимости создания новых сплавов, которые, обладая такой же хорошей свариваемостью, имели бы более высокие механические свойства. Такие сплавы на основе системы А1-]\^ были созданы путем легирования их литием, скандием и другими элементами. Это сплавы марок 1410, 1420, 1421, 1423, 1570, АД37. Применение сплавов системы А1-1\^-1Л и А1-М§-1л-Бс, благодаря уникальному комплексу характеристик - высоким механическим свойствам при низкой плотности и повышенном модуле упругости, позволяет поднять параметры сварных конструкций на качественно новый уровень.

Сварка дает возможность создавать комбинированные конструкции, состоящие из наиболее рациональных по форме и размерам заготовок и деталей, выполненных с помощью различных технологических процессов (литые, катанные, кованные, штампованные и т. д.) Это позволяет получить легкие и экономичные конструкции.

Для создания самолетных конструкций из современных алюминиевых сплавов эффективным методом соединения является лазерная сварка. Применение её даёт возможность: 1- повысить технологичность изготовления деталей; 2- снизить коробления деталей после сварки; 3- гарантировать высокие механические свойства; 4 -существенно автоматизировать процесс.

Однако до настоящего времени, комплексного исследования особенностей сварки мощным лазерным лучом алюминиевых сплавов, легированных литием и скандием не проводилось, поэтому постановка данной работы является весьма актуальной задачей.

Цель работы

Целью настоящей работы является повышение качества сварных соединений новых сверхлегких сплавов систем А1-М§-1л, А1-М§-1л-

Бс, путем оптимизации технологии лазерной сварки, в частности диапазона скоростей сварки, с учетом характера и причин появления дефектов по шву и зоне сплавления. Результаты исследований предназначены для решения ряда практических задач, связанных с получением надежных сварных соединений из перспективных сверхлегких алюминиевых сплавов и их внедрением в современных воздушных транспортных средствах.

Задачи исследования

1. Разработка методик и специальной технологической оснастки для исследования особенностей технологии лазерной сварки алюминиевых сплавов.

2. Теоретическое и экспериментальное исследование влияния технологических параметров лазерной сварки в широком диапазоне скоростей ( от 60 до 480 м/ч) на формирование сварных соединений, геометрические характеристики проплавления и образование дефектов.

3. Оптимизация технологических режимов лазерной сварки основных алюминиевых сплавов четырёх групп легирования, применяемых в настоящее время в авиастроении и оценка качества получаемых соединений.

4. Исследование комплекса механических свойств исследуемых сплавов в зависимости от режимов лазерной сварки.

5. Изучение склонности исследуемых материалов к образованию горячих трещин в зависимости от технологических особенностей лазерной сварки.

6. Исследование особенностей структурных превращений в шве и зоне термического влияния в условиях неравномерного нагрева и охлаждения при лазерной сварке.

7. Установление закономерных взаимосвязей между структурой и свойствами сварных соединений с целью оптимизации технологии лазерной сварки современных алюминиевых сплавов.

8. Разработка технологических рекомендаций по лазерной сварке четырёх групп современных алюминиевых сплавов.

Научная новизна.

1. На основе расчётов по математической модели в квазистационарной постановке, учитывающей решение задачи о теплопереносе в сварочной ванне, и проведенных экспериментов показано, что наиболее значащим параметром, существенно влияющим на изменение структуры и свойств сварных соединений алюминиевых сплавов, полученных лазерным лучом, является скорость сварки.

2.Установлено, что при сварке на расчётных оптимальных режимах микроструктура швов исследуемых сплавов имеет специфическое строение в виде хаотического смешения закристаллизовавшихся слоев, благоприятно влияющее на механические свойства. Наличие такой специфической структуры связано с особенностями переноса и кристаллизации металла в сварочной ванне при лазерной сварке.

3. Экспериментально уточнён оптимальный диапазон скоростей лазерной сварки для сплавов 01570,1424, АД37 и В9бцЗ, который, с точки зрения обеспечения высоких механических свойств, наилучшей геометрии сварного соединения и отсутствия дефектов в шве и околошовной зоне, должен составлять 150 - 180 м/ч.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных расчетных методик, основанных на фундаментальных физических законах и классических физических моделях процесса про-плавления. А также экспериментальной проверкой результатов моделирования на технологических режимах и испытаниями сварных соединений, изготовленных с использованием разработанных расчетных и экспериментальных методик.

Практическая ценность работы.

Разработанные технологические основы лазерной сварки алюминиевых сплавов позволят создавать более эффективные авиационные конструкции, что приведёт к повышению тактико-технических характеристик самолетов и значительному снижению их массы.

Полученные в работе результаты позволят:

1. выбирать наиболее подходящие для технологической обработки материалы.

2. проводить сварку на оптимальных режимах с точки зрения обеспечения максимальных механических свойств.

Реализация работы в промышленности

Результаты работы использованы при выполнении научно-исследовательских работ по заказам ФГУП «ВИАМ» г. Москва и ОАО «Национальный институт авиационных технологий (НИАТ)» г. Москва для исследования свариваемости различных перспективных алюминиевых сплавов лазерным методом.

Апробация работы.

Основные положения работы доложены на научных семинарах кафедр «Лазерные технологии в машиностроении» и кафедры «Сварка и диагностика» МГТУ им. Баумана (январь, май 2006 г.), на 22-ой научно-технической конференции «Сварка Урала-2003», на международном симпозиуме «Образование через Науку-2005», на 5-ой международной конференции «Лучевые технологии и применение лазеров-2006».

Публикации по теме диссертации.

По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы.

Диссертационная работы состоит из введения, четырех глав, общих выводов по работе и приложения, изложена на 225 страницах машинописного текста, содержит 62 рисунка, 22 таблицы и 87 наименований литературных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, указаны цель работы, научная новизна, практическая ценность работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе даны характеристики исследуемых материалов, их область применения в авиационной промышленности. Показана классификация исследуемых алюминиевых сплавов на термоупрочняемые и нетермоуп-рочняемые. К термоупрочняемым относятся сплавы 1420 системы А1-М§-1л, АД37 системы А1-М§-81-Си, В96цЗ системы А1-2п-М§-Си. Сплавы системы А1-М§-8с, например, 01570 относятся к классу нетермоупрочняемых.

Алюминиевые сплавы систем Al-Mg-Li, Al-Mg-Sc применяются при изготовлении планера, бортовых систем шасси, лопастей воздушного винта, приборов и элементов внутренней отделки салона

Указаны характерные дефекты, возникающие при сварке: оксидные включения, поры, горячие трещины в металле шва и околошовной зоне, а также укрупнение микроструктуры шве и оплавление интерметаллидов в

ошз.

Из анализа литературных источников следует, что основным источником пористости и оксидных включений в алюминиевых сплавах является рыхлая оксидная пленка на поверхности, а также водород, присутствующей в ней и окружающей среде.

Горячие трещины чаще всего возникают при неблагоприятной схеме кристаллизации, имеющей место при повышенных скоростях дуговой сварки (от 20 м/ч).

Однако, при малых скоростях сварки, сопровождающихся большими энерговложениями, формируется неблагоприятная микроструктура в литом материале шва, сопровождающаяся укрупнением зерен, распадом твердого раствора и коагуляцией упрочняющих фаз по границам зерен, что вызывает охрупчивание шва.

После проведения сравнительного анализа были рекомендованы для авиационной промышленности лучевые методы сварки, такие как электронно-лучевая и лазерная сварка, которые позволяют минимизировать появление вышеописанных дефектов шва и дают возможность получить качественно новые результаты, недоступные традиционным способам сварки.

Применение лазерного луча в качестве инструмента для сварки алюминиевых сплавов рассматривалось в работах Патона Б.Е., Григорьянца А.Г., Шиганова И.Н., Weston J., Ion J.C. и др. Этот метод обладает рядом преимуществ, наиболее ярко проявляющихся в сравнении с дуговыми способами. К ним относятся:

1. Высокая концентрация энергии и небольшая величина пятна нагрева, позволяющие получать швы с объемом сварочной ванны в несколько раз меньше, чем при дуговой сварке. Этот фактор положительно сказывается на ряде характеристик как сварного шва, так и изделия в целом.

2. Высокая производительность за счет скорости сварки, которая в несколько раз превышает скорости дуговых способов, и экономии времени на правку после сварки. Кроме того, появляется возможность экономно использовать парк станочного оборудования, исключив механическую обработку после сварки.

3. Отсутствие электрода, близко расположенного к поверхности сварочной ванны, исключает контакт, что ограничивает попадание инородных элементов в зону обработки.

4. Жесткий термический цикл с высокими скоростями нагрева и охлаждения дает возможность существенно сократить зону термического влияния. Это позволяет предотвратить фазовые и структурные превращения в ОШЗ, приводящие к разупрочнению, снижению корозионной стойкости и Т.д.

Во многих случаях электроннолучевая и лазерная сварка взаимозаменяемы, однако несколько признаков выгодно отличают лазерную сварку и дают ей определенные преимущества. При лазерной сварке не обязательны вакуумные камеры или камеры с контролируемой атмосферой, что важно для изготовления крупногабаритных самолётных конструкций.

Вторая глава посвящена обзору методик, используемых в настоящем исследовании. В качестве исследуемых материалов взяты наиболее перспективные сплавы четырех систем легирования Al-Mg-Li (1424), Al-Mg-Si-Cu (АД37), Al-Zn-Mg-Cu (В96цЗ) и системы Al-Mg-Sc (01570). Приведен их химический состав и области применения в конструкции самолетов. Толщина исследуемых материалов составляла 1.5-4 мм.

Для выполнения лазерной сварки требуется оборудование достаточно высокой мощности, способное работать в непрерывном режиме. В современной промышленности для лазерной сварки алюминиевых сплавов в основном применяются два типа лазерных установок: это быстропоточные газовые С02 лазеры и твердотельные лазеры на основе Nd:YAG, мощностью до 4 кВт. В настоящей работе использовался CCh лазер «Spectra Physics» фирмы Sylvania, США.

Для перемещения свариваемых заготовок в достаточно широком диапазоне скоростей от 40 до 480 м/ч использовалось перемещающие устройство, связанное со специально сконструированной системой, контролирующей подачу защитных газов и работу лазерного затвора.

Проведенный расчет фокусирующей оптики показал необходимость применения фокусирующей линзы из материала ZnSe с фокусом f=127 мм. При этом плотность мощности в пятне при Р=2кВт составит Qn=0,6 *106 Вт/см2, что по литературным данным достаточно для сварки алюминиевого сплава толщиной 1,5 мм.

Для защиты сварного шва от окисления применялось специально сконструированное приспособление, обеспечивающее обдув аргоном снизу и подачу гелия через трубчатое сопло сверху шва. Подобная схема защиты считается наиболее оптимальной.

Полученные сварные швы подвергались контролю качества в соответствии с ГОСТ 23055-78, включающем в себя выявление подрезов, непрова-ров, несплавлений, трещин. Наличие пор контролировалось методом рентгеноскопии.

Исследования механических свойств сварных соединений производились путём испытания образцов при комнатной (20 °С) температуре по ме-

тодикам, предусмотренных ГОСТом на оборудовании производства ОАО «Точприбор» г. Иваново, установленном в лаборатории МГТУ им. Баумана. Испытания по определению механических свойств сварных соединений выполнялись согласно ГОСТ 6996-66.

Из полученных образцов вырезали шлифы для последующего металлографического и фрактографического исследований. Для выявления микроструктуры шлифы подвергались химическому травлению реактивом Келлера. Для выявления макроструктуры использовалось травление в NaOH с последующим осветлением азотной кислотой.

Химический анализ металла шва и околошовной зоны (ОШЗ) проводился методом РЭМ на электронном микроскопе.

Микроструктура сварных швов оценивалась на микроскопе Lieca при увеличении от 50 до 1000 крат с последующим фотографированием на цифровой фотоаппарат Olimpus с матрицей 4 Мпикс. Цифровая обработка полученных изображений проводилась на компьютере с целью: 1) устранения дефектов и повышения качества для улучшения визуального восприятия изображения, т.е. получение контрастной, резкой, с равномерным освещением и верной по цветопередаче картины, на которой объект без труда узнается специалистом; 2) обработки изображения таким образом, чтобы подготовить его для проведения дальнейшего количественного анализа. В этом случае преобразованное изображение может сильно отличаться от исходного, на нём могут отсутствовать какие-либо детали или наоборот, быть подчеркнуты нужные элементы.

Для повышения качества и последующего количественного анализа полученных изображений применяли программу обработки и анализа изображений Image Pro Plus v.5.0 американской фирмы "Media Cybernetics".

Третья глава посвящена математическому расчету допустимых режимов сварки для исследуемых материалов с использованием новой уточненной математической модели, а также экспериментальному подтверждению рассчитанных режимов и разработке технологии их лазерной сварки.

Материалы АД37, 1424, В96ЦЗ, исследуемые в настоящей работе, являются термоупрочняемыми и поэтому применяются в состоянии закалки и искусственного старения. После сварки таких материалов, в результате фазовых и структурных превращений, наблюдается их разупрочнение в шве и ОШЗ. Поэтому важнейшей задачей является минимизация теплового воздействия лазерного излучения на свариваемый материал. Оценить такое воздействие можно такими параметрами как: форма и размеры сварочной ванны, температура в ближайших точках, прилегающих к шву (ОШЗ) и время пребывания металла в этих точках при данных температурах, а также скорость кристаллизации и охлаждения металла сварочной ванны.

Наиболее высокие механические свойства достигаются у исследуемых алюминиевых сплавов при полной термической обработке: закалка + старе-

ние. Такая обработка первоначально обеспечивает образование пересыщенного твердого раствора без полиморфного превращения, а затем происходит его распад с образованием зон Гинье-Престона или некогерентных частиц стабильной фазы.

При дуговых методах сварки плавлением наблюдается распад твердого раствора в шве, коагуляция упрочняющих фаз по границам зерен, а также образование разупрочненной околошовной зоны. Кроме того, в 2-4 раза увеличивается размер зерна.

Лазерная сварка - высокоинтенсивный тепловой процесс. Луч резко (за 0,1-0,2 с) нагревает до парообразного состояния крайне малый объем металла, который, по современным представлениям, под влиянием гидродинамических сил закручивается и малыми долями осаждается на сравнительно холодных стенках сварочной ванны, где происходит интенсивный теплоот-вод (до 1х103 °С/сек). Поэтому, лазерная сварка должна оказывать минимальное разупрочняющее воздействие на термоупрочненный материал, сохраняя и даже увеличивая начальную концентрацию фаз.

Для анализа тепловых процессов, происходящих в металле при сварке традиционно используется соответствующий математический аппарат, созданный академиком Рыкалиным H.H.. Используя данную методику в настоящей работе, мы можем определить размеры сварочной ванны, критические температуры, до которых нагреваются различные участки сварочной ванны и околошовной зоны (ОШЗ), термополя и термоциклы в этих точках, скорости охлаждения. Основываясь на предсказанных данных можно определить параметры лазерной обработки в различных диапазонах скоростей, а также объяснить формирование определенной микроструктуры в сварочной ванне и ОШЗ, оказывающей непосредственное влияние на свойства сварного соединения.

Традиционное уравнение распределения теплопроводности упрощенно определяет распределение температуры при воздействии мощного быстро-движущегося линейного теплового источника. Однако процесс лазерной сварки гораздо сложнее и для построения более адекватной математической модели необходимо также учитывать следующие факторы:

• транспортировку лазерного излучения, его взаимодействие с пароплазменной фазой, переотражение и поглощение в парогазовом канале,

• газодинамическую задачу о течении паров металла и окружающего газа в канале и над ним,

• кинетику испарения материала под действием лазерного нагрева,

• гидродинамику течения расплава и теплоперенос в расплаве и твердом металле.

Поэтому в нашей работе мы использовали новую уточненную модель, созданной д.т.н. Туричиным Г.А., в которой предлагается в первом приближении для анализа теплового поля при лазерной сварке с глубоким проплав-лением решить уравнение теплопереноса на плоскости, перпендикулярной оси канала. Пренебрегая при этом влиянием границы твердой и жидкой фаз, то есть выделением теплоты плавления и ограниченностью потока жидкости.

Решение задачи имеет вид [1]:

(1)

где; = 4(^)со5фг

X -теплопроводность [Вт/м*К] с„ -теплоемкость [Дж/кг*°С] Рт - ПЛОТНОСТЬ [кг/м3]

а = А/(ср*рт)

Вычисления (Рисунок 1) показывают, что по сравнению с широко используемой моделью линейного теплового источника при использовании данной модели мы получаем размер сварочной ванны меньше на 20-30%. Причина этого в том, что в данной модели нет несуществующего в действительности конвективного теплового потока через поверхность канала, поэтому тепловой поток вперед здесь больше, а назад, соответственно меньше, чем в модели линейного источника.

Применение новой математической модели позволило более точно определить размеры сварочной ванны, возникающей при лазерной сварке. Максимальная мощность экспериментальной установки составляла 4,5 кВт. Отталкиваясь от этого значения, расчетным путем определили, что верхний предел скорости лазерной сварки для исследуемых сплавов толщиной 1,5 мм составляет 480 м/ч. Для толщины 3 мм - 320 м/ч. Подобный режим должен обеспечивать жесткий термический цикл, с максимальными скоростями нагрева и охлаждения. Это должно благоприятно сказаться на механических свойствах сварных швов. На более высоких скоростях ширина сварочной ванны не будет достаточной для получения качественного сварного соединения. Нижний диапазон скоростей сварки составлял 48 м/ч, что определяется пороговым характером проплавления алюминия.

Размер околошовной зоны по результатам моделирования не превышает 1,5 мм, уменьшаясь с ростом скорости сварки. Время пребывания материала в ОШЗ при критических температурах составляет до 2 секунд, что примерно в 30 раз меньше, чем при АрДС.

Время пребывания металла в расплавленном состоянии в шве при сварке с самой медленной скоростью 48 м/ч составляет около 2 секунд. Что также в несколько раз меньше чем при АрДС.

Согласно расчетам по выбранной математической модели, при увеличении скорости сварки до 490 м/ч удается получить скорости кристаллизации расплава в 20 раз выше чем при АрДС (Рисунок 2), что должно благоприятно отразиться на механических свойствах сварных швов.

Таким образом, в результате компьютерного моделирования теоретически определили диапазон скоростей сварки исследуемых материалов: 48480 м/ч, в котором прогнозируются наилучшие свойства сварных швов.

Для всех исследуемых материалов были получены образцы качественных сварных соединений.

Последующий визуальный и рентгеноструктурный анализ показали, что в швах, в основном, не наблюдаются характерные дефекты сварки алюминиевых сплавов. Так, пористость наблюдалась только при наименьшей скорости сварки 48 м/ч, исчезая с ростом скорости сварки.

Особенностью лазерной сварки необходимо назвать «чешуйчатость» швов, ухудшающей их внешний вид и снижающей механические свойства. Для устранения данного дефекта нами был предложен технологический прием «заглаживание», заключающейся в повторном проходе по шву расфокусированным лучом. В результате чего, большинство поверхностных неровностей были убраны без значительного оплавления основной массы металла шва.

При проведении экспериментов большинство свариваемых образцов показало высокую стойкость к горячим трещинам. Так, в частности, были сварены круговые пробы диаметром 20 и 30 мм, в то время как дуговыми методами минимальный диаметр пробы составляет 60 мм.

Для сравнения технологической прочности исследуемых материалов был поставлен эксперимент по сварки пластины переменной ширины и пробы «рыбий скелет». Полученные результаты позволили расположить исследуемые материалы по снижению технологической прочности следующим образом: 01570, 1424, АД37, В96цЗ. Также показана зависимость технологической прочности от скорости сварки.

Четвертая глава посвящена анализу механических свойств и структуры полученных сварных соединений.

После проведения механических испытаний было установлено, что для свойства каждого исследуемого материала меняются с увеличением скорости сварки.

Для сплава АД37 ога/ аосн колебался от 0.69 до 0.6.

Для 01570 осв/ Оосн практически не менялся и составил 0.7

Для разупрочненного 1424 он менялся от 0.92 до 0.86.

Для В96цЗ он составлял около 0.5

При этом измерения твердости показывали падение её в металле шва термоупрочняемых сплавов на 10-18%, в нетермоупрочняемых сплавах около 12%.

Характер изменения механических свойств в зависимости от скорости лазерной сварки для сплава 1424 показан на рис. 4.

Таким образом, проведенные механические испытания показали, что для каждой исследуемой группы характер изменения свойств при увеличении скорости сварки не однозначен.

Проведенными металлографическими исследованиями сварных соединений всех четырех групп изучаемых материалов, сваренных на различных режимах, установлено следующее.

В зоне термического влияния нерасплавленного материала наблюдаются весьма незначительные изменения в виде изменения формы зерна на расстоянии не более 1 мм. Существенной зависимости изменения структуры от состава материала и скорости сварки не установлено. Сопоставляя данные механических испытаний, измерений твердости и структурных изменений, можно сказать, что разупрочнения в околошовной зоне не происходит. Также не обнаружены вспучивания и расслоения, характерные для АрДС.

Основные отличия наблюдаются в литой зоне шва, причем структура существенно зависит как от состава материала, так и от скорости сварки.

Для материалов системы Al-Mg-Si-Cu характерно появление на малых скоростях сварки дендритного строения литого металла центра шва с укрупнениями зерен и периферии. С увеличением скорости сварки до 150 м/ч структура переходит в ячесто-дендритную с хаотичным расположением ден-дритов по объему шва. Увеличение скорости до 480 м/ч приводит к образованию блочной структуры с размером блоков до 40-50 мкм, зерна внутри блоков имеют размер до 5 мкм.

Материалы системы Al-Mg-Li при сварке на малых скоростях формируют резко отличную макроструктуру, заключающуюся в мелкой субдендритной структуре в центре шва и образовании равноосных и столбчатых кристаллов на периферии. Увеличение скорости сварки до 150 м/ч приводит к измельчению структуры и к появлению дисперсоидов, а при 480м/ч к образованию равноосных дендрттов полиэдрической формы.

Характерной особенностью структуры сварных соединений сплавов системы Al-Mg-Sc на малых скоростях сварки является образование дендритной структуры с зонами мелких, равноосных и столбчатых кристаллов. С повышением скорости сварки до 480 м/ч структура резко меняется до субдендритной с мелкими зернами размером 4-7 мкм.

Для сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu сваренных на малых скоростях характерно наличие ориентированной дендритной структуры с размером зерна 10-15 мкм и расположением избыточных вторичных фаз по границам зерен твердого раствора и внутри них.

При сварке на средних скоростях(150-180 м/ч), при средней погонной энергии образуется плотная, мелкозернистая структура. В основном металле наблюдаются тонкие дендриты твердого раствора, между ветвями которых располагаются вторые фазы. С повышением скорости сварки, в шве растет концентрация цинка, структура измельчается и увеличивается количество вторых фаз. На ряде образцов наблюдается появление длинных волокнистых кристаллитов с тонкими ветвями дендритов. В таких случаях макрозерно этих кристаллов крупное, а микрозерно очень тонкое, мелкозернистое.

Общей закономерностью макро- и микроструктуры сварного шва всех исследованных групп материалов является образование при скоростях сварки более 120 м/ч специфического строения в виде хаотического смешения закристаллизовавшихся слоев без какой-либо направленности (рис, 3). Такое строение объясняется высокими скоростями кристаллизации тонких слоев металла, переносящихся периодично с передней стенки канала противления на заднюю.

Как показали механические испытания, прочность и пластичность соединений улучшается так же начиная со скорости 120 м/ч.

Таким образом, установлено, что специфичность формирования структуры шва и околошовной зоны гарантирует высокие механические свойства лазерных сварных соединений на сплавах исследуемых групп.

На основании проведенных исследований предложены научно обоснованные технологические рекомендации и режимы лазерной сварки нескольких групп алюминиевых сплавов толщиной от 1.5 до 3.0 мм.

ОБШИБ ВЫВОДЫ

1. Расчетным путем установлены оптимальные области режимов лазерной сварки четырех групп алюминиевых сплавов, в которых обеспечиваются температурно-временные условия для формирования комплекса металлургических и механических свойств, необходимых для надежной работоспособности сварных соединений.

2. В результате проведенных расчетов установлено, что размер зоны термического влияния при лазерной сварке алюминиевых сплавов примерно на порядок меньше, чем при дуговой. Минимальный размер зоны термического влияния составляет 0,3-0,5 мм при скорости сварки около 480 м/ч.

3. Скорость охлаждения зоны термического влияния при лазерной сварке алюминиевых сплавов на оптимальных режимах составляет от 2x103 до 5x103 °С/сек, что 10-20 раз больше, чем при дуговой сварке. Время пребывания металла в интервале температур 300-400 °С при лазерной сварке в 10-15 раз меньше, чем при дуговой. Такие жесткие термические циклы сварки легированных алюминиевых сплавов

приводят к образованию новых микроструктур, ранее не характерных для дуговой сварки.

4. При сварке лазерным лучом алюминиевых сплавов необходима защита шва инертными газами с поверхности и в корне шва. Изменение расхода Не в диапазоне от 1,0 до 80 л/мин ведёт к снижению глубины проплавления. Установлено, что оптимальными параметрами защиты являются: поверхность шва защищается Не с расходом 8-10 л/мин, корень шва защищается аргоном с расходом 5-6 л/мин.

5. Установлено, что пороговая плотность мощности лазерного излучения при сварке алюминиевых сплавов зависит от количества и состава легирующих элементов. С увеличением количества легирующих элементов в сплаве пороговая плотность мощности увеличивается.

6. В диапазоне скоростей лазерной сварки от 48 до 480 м/ч на исследованных алюминиевых сплавах при сквозном проплавлении листов установлены оптимальные режимы сварки, обеспечивающие качественные сварные соединения.

7. Установлено, что на механические свойства алюминиевых сплавов благоприятное влияние оказывает специфическая макронеоднородность структуры сварного шва - измельчение, вследствие выделения дисперсоидов Sc и Zr в центре шва и дендритная столбчато-ячеистая структура с пересыщенным твёрдым раствором в зоне сплавления.

8. Повышение скорости до 480 м/ч сплава 1570 приводит к незначительному повышению предела прочности и ударной вязкости. При сварке сплава 1424 наилучшее сочетание свойств достигается при скорости 150 м/ч. Сплав АД37 показывает наилучшее сочетание механических свойств в диапазоне 80-120 м/ч. Сплав В96цЗ показал наивысшие свойства при скорости 90-100 м/ч.

9. По результатам пробы «рыбий скелет» и пробы по переменной ширине пластины установлено, что для всех исследуемых сплавов стойкость к горячим трещинам возрастает с ростом скорости сварки.

10. На основе проведенных исследований составлены технологические рекомендации по лазерной сварке четырех групп алюминиевых сплавов, которые могут быть использованы в практической работе.

Публикации по теме диссертации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ.

1. Шиганов И.Н., Шахов C.B. Лазерная сварка современных конструкционных материалов // Сварка Урала-2003. -Киров, 2003.-С. 17-18

2. Шиганов И.Н., Шахов C.B. Металлургические особенности сварки современных алюминиевых сплавов лазерным лучем //Международный симпозиум Образование через науку. -Москва, 2005. -С.34-40.

3. Shiganov I., Shakhov S. Metallurgical Peculiarities of Laser Welding of Modem Aluminium Alloys //5th Internation Conference Beam technologies & Laser application. -S.-Petersburg, 2006. -P.22-23.

4. Влияние скорости лазерной сварки на структуру и свойства алюминиевых сплавов, легированных литием и скандием / И.Н. Шиганов, C.B. Шахов, Л.В. Тарасенко и др. // Технология машиностроения. -2004. -№10. -С.23-28.

5. Особенности лазерной сварки термоупрочненного алюминиевого сплава АД37 / И.Н. Шиганов, C.B. Шахов, В.И. Лукин и др. // Сварочное производство. -2003. -№12. -С.34-38.

90

270

Рисунок 1. Границы сварочной ванны.

V крист

, ОС/с

I

300 490

V сварки, м/ч

Б) АрДС

V СиЛрчИ. М^Ч

А) Лазерная сварка Рисунок 2. Сравнение скорости охлаждения при лазерной и аргоноду-говой сварке.

МПа

330 —

Ура а о II ь. иосодио«,1 МОТОриллл

Уровень О 1 иск^кко мптерла/ч,

0Р

I

Урйовш.

200 -150

«50 УСа .М/Ч

Рисунок 4. Зависимость изменения механических свойств и структуры сварных соединений сплава 1424 системы АЬМ§-1л от скорости лазерной сварки.

Подписано к печати 3.04.07. Заказ № 191 Объем 1,00 печ.л. Тираж 100 экз. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д.5

263-62-01

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Применение алюминиевых сплавов и особенности их сварки при производстве авиационной техники, литературный обзор.

1.1. Алюминиевые сплавы, применяемые в авиастроении.

1.2. Применение сварки для изготовления деталей авиационной техники.

1.3. Обоснование эффективности применения лазерной сварки.

1.4. Особенности формирования структуры алюминиевых сплавов при лазерной сварке.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. Материалы, методики и оборудование для исследований.

2.1 Характеристики алюминиевых сплавов, исследованных в работе.

2.2 Лазерное оборудование и технологическая оснастка.

Механизм перемещения деталей.

Фокусирующая оптика.

Организация газовой защиты.

2.3 Исследование механических свойств сварных соединений.

2.4. Микроструктурные исследования.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. Исследование технологических особенностей лазерной сварки деформируемых алюминиевых сплавов.

3.1. Особенности теплового воздействия лазерного излучения на алюминиевые материалы в зоне сварки.

3.2 Технологические особенности подготовки поверхности и защиты шва от окисления в процессе лазерной сварки алюминиевых сплавов.80 3.2.1. Подготовка поверхности.

3.2.2 Современные представления о процессах, протекающих при сварке непрерывным лазерным излучением высокой мощности.

3.2.3. Влияние расхода газа на формирование сварного шва.

3.3 Обоснование выбора оптимальных режимов лазерной сварки исследуемых алюминиевых сплавов.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4 Исследование закономерностей изменения механических свойств и структуры сварных соединений алюминиевых сплавов в зависимости от режимов и особенностей лазерной сварки.

4.1 Исследование зависимости механических свойств сварных соединений от параметров лазерной сварки алюминиевых сплавов АД-37, 1424, 01570, В96ЦЗ.

4.1.1. Исследование механических свойств сплава 01570.

4.1.2. Исследование механических свойств сплава АД37.

4.1.3. Исследование механических свойств сплава 1424.

4.1.4. Анализ результатов испытаний на механическую прочность образцов из сплава В96ЦЗ.

Выводы по разделу 4.1.

4.2 Исследование микроструктуры сварных соединений алюминиевых сплавов, полученных лазерной сваркой.

4.2.1. Исследование макро- и микроструктуры сварных швов сплава 01570.

4.2.2 Исследование макро- и микроструктуры сварных швов сплава

АД37.

4.2.3 Исследование микроструктуры сварных швов сплава 1424.

4.2.4 Исследование макро- и микроструктуры сварных швов сплава В96цЗ.

Выводы по разделу 4.2.

4.3. Исследование взаимосвязи структуры и свойств сварных соединений алюминиевых сплавов при лазерной сварке.

Выводы по главе 4.

2. Общие положения.196

3. Требования к прочности сварных соединений из алюминиевых сплавов выполненных лазерной сваркой.200

4. Требования к основным и вспомогательным материалам.202

5. Требования к подготовке свариваемых поверхностей деталей и их хранению перед лазерной сваркой.203

5.1. Геометрические требования к подготовке поверхностей.203

Химико-механические требования к подготовке поверхностей.203

6. Хранение заготовок после подготовки поверхности.211

7. Требования к технологической оснастке сварочному стапелю и лазерному оборудованию.213

8. Требования к сборке деталей под лазерную сварку.215

9. Рекомендуемые технологические параметры лазерной сварки указанных алюминиевых сплавов толщиной до 2 мм.216

Ю.Требования к качеству сварных соединений.218

11.Техника безопасности.219

12.Требования к клиновидному защитному соплу для лазерной сварки.220

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Одной из наиболее актуальных проблем научно-технического прогресса авиационной, ракетной и космической техники является проблема повышения весового совершенства изделий. Основной путь решения этой проблемы - создание новых материалов с более высокими эксплуатационными свойствами и технологий изготовления оригинальных конструкций.

Для обеспечения возросших требований к служебным характеристикам изделий были созданы новые сплавы для изготовления сварных конструкций авиационной и космической техники. Основой этих сплавов является система Al-Mg, которая легирована такими элементами как литий , скандий и другие. Применение сплавов систем Al-Mg-Sc и Al-Mg-Li-Sc, Al-Mg-Si-Cu благодаря уникальному комплексу характеристик - высоким механическим свойствам при низкой плотности и повышенном модуле упругости, позволяет поднять параметры сварных конструкций на качественно новый уровень.

Исследования свариваемости этих сплавов наиболее распространённым дуговым источником нагрева показали, что основные трудности их сварки заключаются в следующем: 1) склонность сплавов к образованию кристаллизационных трещин; 2) наличие пор и оксидных включений; 3) образование крупнозернистой структуры в шве, рекристализация и оплавление зерен в околошовной зоне; 4) возникновение высоких напряжений и деформаций. Многочисленными исследованиями установлено, что часть этих трудностей преодолима при дуговой сварке с использованием специальных технологических приёмов в виде применения сложнолегированных присадочных материалов, физического воздействия на сварочную ванну, последующей термической обработки и др. Всё это усложняет и удорожает технологию изготовления изделия в целом.

Другой, принципиально отличный путь преодоления указанных трудностей - это применение высококонцентрированных источников нагрева, из которых наиболее эффективным в данном случае является лазерный луч.

Однако, до настоящего времени комплексного исследования особенностей сварки мощным лазерным лучом алюминиевых сплавов, легированных литием и скандием, как альтернативы дуговой сварке, не проводилось, поэтому постановка данной работы весьма актуальна.

Цель работы

Целью работы является обеспечение свариваемости и снижение короблений за счёт использования лазерного источника нагрева как альтернативного традиционному аргоно-дуговому для листовых конструкций толщиной от 1,5 до 3 мм из алюминиевых сплавов систем Al-Mg-Sc и Al-Mg-Li-Sc, Al-Mg-Si-Cu и Al-Zn-Mg-Cu.

Задачи исследования

1. Разработка методик и специальной технологической оснастки для исследования особенностей технологии лазерной сварки алюминиевых сплавов.

2. Теоретическое и экспериментальное исследование влияния технологических параметров лазерной сварки в широком диапазоне скоростей ( от 60 до 480 м/ч) на формирование сварных соединений, геометрические характеристики проплавления и образование дефектов.

3. Отработка технологии сварки листовых материалов из алюминиевых сплавов излучением мощного С02 лазера.

4. Изучение стойкости исследуемых материалов к образованию дефектов в виде пор, окисных включений и горячих трещин в зависимости от технологических особенностей лазерной сварки.

5. Исследование зависимости комплекса механических свойств и особенностей структурных превращений в шве и зоне термического влияния от режимов и технологии лазерной сварки.

6. Разработка технологических рекомендаций по лазерной сварке исследуемых алюминиевых сплавов.

Методы исследований.

В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Для расчетов тепловых процессов использовалась программа «LaserCAD». Эксперименты по сварке проводились с применением СО2 лазера фирмы Spectra Physics. Для определения свойств сварных соединений использовались испытательные машины, оптические, и электронные микроскопы, а также рентгенографическое оборудование. Обработка полученных изображений проводилась с применением специализированных аналитических программ «ВидеоТест» и «Image Pro Plus». Статистическая обработка полученных данных проводилась в стандартных программах Microsoft Excel и Statistica.

Научная новизна.

1. Определена область оптимальных параметров режимов лазерной сварки алюминиевых сплавов систем Al-Mg-Sc и Al-Mg-Li-Sc, Al-Mg-Si-Cu толщиной от 1,3 до 3,0 мм по следующим критериям: ширина шва в верхней и нижней части при сквозном проплавлении 2-2,5 мм, время пребывания металла околошовной зоны при температурах 300-400 °С 0,8-1,0 с, максимальные скорости охлаждения металла в шве 3000-3500 °С/с. Установлено, что эти критерии достигаются за счёт формирования сварочной ванны в испарительном режиме с каналом проплавления, который л реализуется при плотности мощности 0,4-0,7x10 Вт/см , погонной энергии 35-50 кДж/м и скоростях сварки 150-180 м/час.

2. Установлено, что наличие в алюминиевых сплавах системы Al-Mg содержания Li в пределах от 1,5 до 1,75% и Sc в пределах от 0,15 до 0,3% при лазерной сварке на оптимальных режимах приводит к образованию специфической для данных материалов первичной структуры швов в виде хаотического смешения слоев мелких зерен ( до 5 мкм). Формирование такой структуры связано с периодичным переносом порций жидкого металла по стенкам канала из головной части сварочной ванны в хвостовую за счёт сил, действующих в канале проплавления, и последующим охлаждением со скоростью до 3000 град/сек. Показано, что образование подобных структур обеспечивает сопротивляемость данных сплавов к появлению кристаллизационных трещин и высокие механические свойства.

3. Установлено, что при лазерной сварке на оптимальных режимах термоупрочнённых сплавов систем Al-Mg-Si-Cu, Al-Mg-Li-Si в околошовной зоне практически полностью отсутствует фаза оплавленных эвтектик и укрупнение зерна за счёт времени пребывания металла околошовной зоны в области температур выше 400 °С не более 0,8- 1,0 сек. Это препятствует снижению свойств термоупрочнённого металла околошовной зоны и развитию условий для образования горячих трещин.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Лазерная сварка алюминиевых сплавах системы Al-Mg с содержанием Li в пределах от 1,5 до 1,75% и Sc в пределах от 0,15 до 0,3% приводит к образованию специфической для данных материалов первичной структуры швов в виде хаотического смешения слоёв мелких зерен ( до 5 мкм), что связано с периодическим переносом порций жидкого металла по стенкам канала из головной части сварочной ванны в хвостовую за счёт сил, действующих в канале проплавления, и последующим охлаждением со скоростью до 3000 град/сек.

2. Для обеспечения наилучших свойств сварных соединений и отсутствия дефектов сварку исследуемых алюминиевых сплавов лазерным лучом необходимо вести в испарительном режиме с образованием парогазового канала при плотности мощности 0,4-0,7x106 Вт/см2 и погонной энергии в диапазоне 35-50 кДж/м.

Практическая ценность. Полученные в работе результаты позволят:

1. Исключить образование дефектов в виде пор, окисных включений и кристаллизационных трещин в шве и околошовной зоне без использования специальной присадочной проволоки, механических и магнитных воздействий на сварочную ванну, а также других технологических приёмов, что необходимо при АрДС;

2. Обеспечить достаточно высокий уровень механических свойств сварных соединений без применения присадочной проволоки.

Апробация работы.

Основные положения работы доложены на научных семинарах кафедры «Лазерные технологии в машиностроении» и кафедры «Сварка и диагностика» МГТУ им. Баумана, на 22-ой научно-технической конференции «Сварка Урала-2003», на международном симпозиуме «Образование через Науку-2005», на 5-ой международной конференции «Лучевые технологии и применение лазеров-2006», также на первой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Исследования и перспективные разработки в авиационной промышленности» Москва, ОАО «Сухой» 2002 г.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Общие выводы по работе:

I 1. Теоретически, на основе расчётов по математической модели проплавления в квазистационарной постановке, определена область качественных параметров режимов лазерной сварки сплавов систем Al-Mg-Sc и Al-Mg-Li-Sc, Al-Mg-Si-Cu толщиной от 1,3 до 3,0 мм по следующим критериям: ширина шва в верхней и нижней части при сквозном проплавлении 2-2,5 мм, время пребывания металла околошовной зоны при температурах 300-400 °С 0,8-1,0 с, максимальные скорости охлаждения металла в шве 3000-3500 °С/с.

Установлено, что эти критерии достигаются при плотности мощности

6 2

0,4-0,7x10 Вт/см , погонной энергия сварки в диапазоне 35-50 кДж/м, скоростях сварки 150-180 м/час. Экспериментально показано, что данные режимы обеспечивают создание мелкодисперсных первичных структур, высокие механические свойства, отсутствие трещин и внутренних дефектов, а также способствуют устранению деформации деталей.

2. Показано, что сварка исследуемых алюминиевых сплавов

6 2 лазерным лучом с плотностью мощности 0,4-0,7x10 Вт/см происходит в испарительном режиме с образованием парогазового канала, что позволяет в сравнении с АрДС снизить погонную энергию в 10 раз, увеличить скорости охлаждения в 10-20 раз, снизить в 10-15 раз время пребывания металла околошовной зоны в интервале температур структурных превращений, а также уменьшить в 10-15 раз деформации деталей после сварки.

3. Установлено, что наличие в алюминиевых сплавах системы Al-Mg содержания Li в пределах от 1,5 до 1,75% и Sc в пределах от 0,15 до 0,3% при лазерной сварке на оптимальных режимах приводит к образованию специфической для данных материалов первичной структуры швов в виде хаотического смешения слоев мелких зерен ( до 5 мкм). Формирование такой структуры связано с периодическим переносом порций жидкого металла по стенкам канала из головной ч^сти сварочной ванны в хвостовую за счёт сил, действующих в канале проплавления, и последующим охлаждением со скоростью до 3000 град/сек. Показано, что за счёт образования подобных структур увеличивается стойкость данных сплавов к появлению кристаллизационных трещин и обеспечиваются высокие механические свойства.

4. Показано, что разупрочнение в околошовной зоне термоупрочнённых сплавов не происходит за счёт снижения в десятки раз, по сравнению с АрДС, времени пребывания металла околошовной зоны в области температур выше 400 °С, как следствие устраняется рост зерна и образование оплавленных эвтектик. Это также препятствует развитию условий для образования кристаллизационных трещин в околошовной зоне.

5. Экспериментально установлено, что начало плавления исследуемых сплавов происходит скачкообразно при достижении определённой пороговой плотности мощности лазерного излучения. с л

Показано, что для сплавов системы Al-Mg-Sc это 0,45x1 0°Bt/cmz , А1

Mg-Li-Sc -0,35x106 Вт/см2, Al-Mg-Si-Cu- 0,7х106 Вт/см2 и Al-Zn-Mg-Cu

6 2

0,5x10 Вт/см . Для создания необходимой плотности мощности рассчитана фокусирующая система с фокусным расстоянием 127 мм.

6. Исследование дефектности сварных соединений сплавов систем Al-Mg-Sc и Al-Mg-Li-Sc, Al-Mg-Si-Cu, Al-Zn-Mg-Cu показало практически полное отсутствие пор и окисных включений при скоростях сварки более 150 м/час. Наличие испарительного механизма проплавления способствует снижению вероятности образования пор, а также возгонке и дроблению частиц окисных включений до кристаллизации.

7. На основе проведенных исследований разработаны технологические рекомендации по лазерной сварке алюминиевых сплавов исследованных систем, которые могут быть использованы в практической работе.

1. Фридляндер И.Н. Алюминиевые сплавы в летательных аппаратах в периоды 1970-2000 и 2001-2005 г.г. //Материаловедение и термическая обработка материалов. -2001. -№ 1. -С.5-9.

2. Братухин А.Г. Приоритеты авиационных технологий М.: МАИ, 2004.- 1326 с.

3. Фридляндер И.Н. Алюминиевые сплавы перспективный материал в машиностроении. //Машиностроение и инженерное образование.- 2004. -№ 1. -С. 33-37.

4. Фридляндер И.Н., Сандлер B.C. Сплав 1420 системы Al-Mg-Li

5. Металловедение и термическая обработка металлов.-1988. -№ 8. -С. 28-36.

6. Филатов Ю.А. Промышленные сплавы на основе Al-Mg-Sc. //Технология лёгких сплавов. -1996. -№ 3. -С.30-35.

7. Арбузов Ю.П. Свариваемость алюминиевых сплавов //Актуальные проблемы сварки цветных металлов.: Докл. I Всесоюз. конф. -Киев, 1980. -С. 11-15.

8. Филатов Ю.А. Деформируемые Al-Li-Sc сплавы и возможные области их применения //Перспективные материалы. -1996. -№ 5. -С. 45-49.

9. Братухин А.Г. Современные авиационные материалы: технологические и функциональные особенности М.: Авиатехинформ, 2003. - 438 с.

10. Сварка и свариваемые материалы: Справочник. М.: Металлургия, 1996.- Т. 1: Свариваемость материалов. -528 с.

11. Никифоров Г.Д. Металлургия сварки плавлением алюминиевых сплавов- М.: Машиностроение, 1972. 264 с.

12. Григорьянц А.Г., ШигановИ.Н. Лазерная сварка металлов М.: Высшая школа, 1988.-208с.

13. О механизме образования дефектов в сварном соединении сплава 1420 / О.Е. Грушко, Б.С. Денисов, В.И. Лукин и др. // Металловедение и1.технология легких сплавов. 1990. -№3. -С. 69-73.

14. Рабкин Д.М., Игнатьев В.Г., Довбищенко Н.В. Дуговая сварка алюминия и его сплавов -М.: Машиностроение, 1982.-95 с.

15. Клебанов Г.Н., Лапин Е.М. Влияние режимов и методов сварки на образование окисных включений в металле шва из сплава АМгб //Сварочное производство. -1976.-№ 6.-С.29-31.

16. Ширяева Н.В., Овчинников В.В., Габидуллин P.M. Образование пор при сварке сплава системы Al-Mg-Li //Автоматическая сварка. 1987. -№ 3 . -С. 16-18.

17. Влияние способов подготовки свариваемых кромок на образование пор в швах на сплавах Al-Mg-Li / В.Н. Рязанцев, В.А. Федосеев, В.В. Гришин и др. //Автоматическая сварка. 1982. -№ 6. -С. 53-55.

18. Ворончук С.Д. Разработка метода лазерной сварки алюминиевых сплавов по слою флюса: Дисс. .канд.техн.наук. -Москва, 2000. 154 с.

19. Абралов М.А. Аргонодуговая сварка алюминиевых сплавов Ташкент:ФАН, 1989. - 215 стр.

20. Pastor М., Zhao Н. Porosity, underfill and Magnesium loss during Continuous Wave Nd:YAG Laser Welding of Thin Plates of Aluminum Alloys 5182 and 5784, //Welding Journal. 1999. -№6. - P. 45-51.

21. Пористость при сварке цветных металлов. / В.В. Редчиц, В.А. Фролов, В.А. Казаков и др. -М.: Технологии машиностроения, 2002. -447 с.

22. Прохоров Н.Н. Технологическая прочность металлов при сварке -М. Машиностроение, 1960. -60 с.

23. Прохоров Н.Н. Горячие трещины при сварке -М.: Машгиз, 1952.-220 с.

24. Ищенко А.Я., Бондарев А.А. Технология электронно-лучевой сварки стрингеровых панелей из высокопрочных алюминиевых сплавов //Автоматическая сварка. -2000. -№ 6. С. 29-32.

25. Чернавский Д.М. Исследование влияния режима сварки на образование горячих трещин в алюминиевых сплавах: Дисс. .канд.техн.наук. -М., 1974, -180 стр.

26. Якушин Б.Ф. Влияние режима сварки на технологическую прочность алюминиевых сплавов в процессе кристаллизации // Автоматизация, механизация и технология процессов сварки. Сборник статей -М.Машиностроение, 1966. -250 с.

27. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н. Особенности лазерной сварки сплава АМгб //Сварочное производство. 1983. -№ 9. -С. 14-16.

28. Образование трещин в сварных соединениях сплавов системы алюминий- магний литий / В.В. Овчинников, В.В. Алексеев, В.В. Белоусов и др. // Сварочное производство. -1992. -№5. -С.41-43.

29. Ракин С.М. Разработка технологических основ лазерной сварки тонколистовых алюминиевых конструкций: Дис. .канд.техн.наук. -Москва, 1987. -200 с.

30. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов М. : Машиностроение, 1989. -320 с.

31. Григорьянц А.Г., Фромм В.А. Влияние условий фокусировки лазерного луча на глубину проплавления при сварке // Известия ВУЗ. Машиностроение. -1983. -№1. -С.131-135.

32. Федоров Б.М. Оптимизация параметров лазерной сварки с целью повышения прочности сварных соединений никелевых сплавов: Дис. .канд.техн.наук. -Москва, 1984. -178 стр.

33. Веденов А.А., Гладуш Г.Г. Физические процессы при лазерной обработке материалов М.: Энергоатомиздат, 1985. -225с.

34. Пантелеев В.Г., Егорова О.В, Клыкова Е.И. Компьютерная микроскопия -М. Техносфера, 2005. -304 с.

35. William К. Pratt Digital Image Processing New-York: Willey&Sons, 2001.- 600 p.

36. John C. Russ The image processing Handbook New-York: CRC Press, 1998. -550 p.

37. ХораХ. Физика ядерной плазмы M.: Энергоатомиздат, 1986. - 180 с.

38. Лукин В.И. Свойства околошовной зоны сварных соединений листов из сплава 1420 // Сварочное производство. 2002. -№2. - С. 8-10.

39. Шиганов И.Н., Чумак Э.И., Комаров М.А. Исследование вертикальной силы, действующей на расплавленный металл в процессе электроннолучевой сварки. // Сварочное производство. 1975. -№8. -с. 53-55.

40. Саликов В.А., Шушпанов М.Н. Сварка в самолётостроении. -Воронеж.: изд. ВГТУ, 2001.-432 с.

41. Тиллер В.А. Основные положения теории затвердевания // Теория и практика выращивания кристаллов. -М: Металлургия, 1968. -С 294-350.

42. Триллер В.А. Сегрегация растворимых примесей при затвердевании слитка //Жидкие металлы и их затвердевание. -М.:Металлургиздат, 1962. С.409-434.

43. Иванцов Г.П. Диффузионное переохлаждение при кристаллизации бинарного сплава//Доклады АН СССР. -1951. -№2. С. 179-182.

44. Weinberg F, Chalmers В Dendritic growth in lead// Canadian journal of Physics. -1951. -V 29, N5. -P.382-392.

45. Оно А. Затвердевание металлов -М.:Металлургия, 1980. 152 с.

46. Грезев А.Н. Разработка научных основ технологии лазерной сварки конструкционных сталей мощными С02-лазерами: Дис. .докт.техн.наук. -М., 2005. -423 с.

47. Филатов Ю.А. Промышленные сплавы на основе системы Al-Mg-Sc //Технология лёгких сплавов. 1996. - №3.- С.30-35.

48. Лукин В.И., Арбузов Ю.П., Грушко О.Е. Химические элементы, влияющие на свариваемость сплавов Al-Mg-Li //Сварочное производство. -1994. №1. - С.22-24.

49. Aidun К. Effect of Enhanced Convection on the Microstructure of Al-Cu-Li Welds // Welding Journal. -1999. -№10. -P.15-19.

50. Huang C. Partially Melted Zone in Aluminum Welds Planar and Cellular Solidification // Welding Journal. -2001. -№2.- P.46-53.

51. Фридляндер И.Н. Алюминиевые сплавы перспективный материал в машиностроении - М.: Машиностроение и Инженерное образование, 2004. -150 с.

52. Филатов Ю.А. Исследование и разработка новых высокопрочных свариваемых сплавов на основе системы Al-Mg-Sc и технологических параметров производства из них деформированных полуфабрикатов: Дис. .док.техн.наук. -М., 2000. -250 с.

53. Металловедение алюминия и его сплавов / Н.Н. Буйнов, О.С. Бочвар, А.И. Беляев и др. -М.:Металлургия, 1983. 213 с.

54. Прохоров Н.Н. Физические процессы в металлах при сварке, том 1- М.:Металлургия, 1968. -695 с.

55. Прохоров Н.Н. Физические процессы в металлах при сварке.- М.:Металлургия, 1968. -Том 2. -599 с.

56. Винокуров В.А. Справочник по сварке -М.Машиностроение, 1970. 503 с.

57. Щеглов М.Е. Особенности формирования и кристаллизации шва при лазерной сварке тонколистовых жаропрочных сплавов и разработка режимов сварки узлов авиадвигателей: Дис. .канд.техн.наук. -М., 1984.- 230 с.

58. Турыгин М.А. Прикладная оптика М.Машиностроение, 1966. -341 с.

59. Гуляев Б.Б. Затвердевание металлов М.:Машгиз, 1958. -532 с.

60. Анисимов С.И. Действие мощного лазерного излучения на металлы -М.:Наука, 1970.-310 с.

61. Кривцун И. В. Особенности проплавления металла при лазерно-дуговой сварке // Автоматическая сварка. 2001. - № 12. - С. 15-20.

62. Krivtsun I. V., Som A. I. Modeling of the laser-arc plasma torch, Progress in Plasma Processing of Materials // Proceedings of the 5th Int. Thermal Plasma Processes Conf. -St. Petersburg, 1998. -C. 178-183.

63. Laser-arc discharge: Theory and applications / V.S. Gvozdetsky, I.V. Krivtsun, Mi.I. Chizhenko et al. // Welding and Surfacing Rev., Harwood Academic Publ. 1995. -Vol. 3. - P. 12-18.

64. Старцев В. H., Мартыненко Д. П., Леонов А. Ф. Исследование характеристик столба дуги при лазерно-дуговой сварке на основе численного моделирования // Теплофизика высоких температур. 2000. - № 1. - С.38-33.

65. Powerful features for Laser Beam Welding including theoretical aspects / W. Schulz, B. Fuerst, E.W. Kreutz, G. Turichin // Proceedings of 15 Int. Congress on application of lasers- ICALEO'96. -Detroit (USA). -P. 1-9.

66. Математическое моделирование лазерной и электронно-лучевой сварки / Г.А. Туричин, В.А. Лопота, С.А. Ильин, Е.А. Валдайцева // Инновационные наукоемкие технологии: Труды Российской научно-технической конференции, СПб, 1995. Т. 6. С.98-107.

67. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Кокора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов -М.Машиностроение, 1985. 210 с.

68. Иода А.А. Разработка состава присадочного материала и режимов термической обработки для сварных конструкций из алюминиевых сплавов магналиевой группы: Дисс. .канд.техн.наук. -Москва, 2000. 135 с.

69. Гладуш Г.Г. Термокапиллярная конвекция в жидкости при облучении излучением лазера высокой мощности //Квантовая электроника. 1982. - Т 9. №4(118).-С. 660-668.

70. Анисимов С.И. Действие мощного лазерного излучения на металлы М.:Наука, 1970. -250 с.

71. Лопота В.А., Туричин Г.А., Сухов Ю.Т., Модель лазерной сварки с глубоким проплавлением для применения в технологии // Известия АН. Сер. физическая. -1997. -Т. 61, № 8. С. 123-130.

72. Рыкалин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке -М.: Машгиз, 1951.-296 с.

73. Адлер Ю.П., Маркова В.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий М.:Наука, 1971. -512 с.

74. Мощные лазеры и взаимодействие излучения с плазмой//Труды физ. инст. им П.Н. Лебедева АН СССР. -1978. Том 103. -С.56-63.

75. Мальцев М.В. Модифицирование структуры металлов и сплавов- М.:Металлургия, 1964. 213 с.

76. Новиков И.И. Горячеломкость цветных металлов и сплавов М.:Наука, 1966.-300 с.

77. Флеминге М. Процессы затвердевания М.:Мир, 1977. -423 с.

78. Касаев К.С., Барабохин Н.С., Братухин А.Г. Новые наукоемкие технологии в технике. // Космос, опыт применения технологий. М.:Энцитех, 1996.-Том5.-230 с.

79. Лившиц Б.Г. Лаборатория металлографии-М.:Металлургия, 1965. 400 с.

80. Беккерт М., Клемм X. Способы металлографического травления- М.:Металлургия, 1988. 380 с.

81. Николаев Г.А., Фридляндер И.Н., Арбузов Ю.П. Свариваемые алюминиевые сплавы М. :Металлургия, 1990. - 296 с.

82. Фридляндер И.Н. Алюминиевые сплавы. Деформируемые сплавы -М.Машиностроение, 1964.-407 с.

83. Solidification and microstructure modeling of welds in aluminum alloy 5754 and 6111 / S.S. Babu, S.A. David, J.M. Vitek, R.W. Reed // Science and Technology of Welding and Joining.- 2001.- Vol 6, No 1. P.31-40.

84. Andreatta F. Local electrochemical behaviour of 7xxx aluminium alloys: PhD thesis. -Trento (Italia), 2004. -390 p.

85. Якушин Б.Ф. Определение температурного интервала хрупкости и пластичности затвердевающего металла шва // Автоматизация, механизация и технология процессов сварки: Сб. М.Машиностроение, 1966. - С.80-89.

86. Макаров Э.Л. Сварка и свариваемые материалы М.Металлургия, 1991, Т.1. -Свариваемость материалов,- 528 с.

87. ГОСТ 26389-84. Соединения сварные: Методы испытаний на сопротивляемость образованию горячих трещин при сварке плавлением.- М.: Изд-во стандартов, 1984.-23 с.

88. Yang Y.P., Dong P. A hot-cracking mitigation technique for Welding high-strength aluminum alloy // Welding Research Supplement. -2000. -March, №1. -P.9-17.

89. Лойцянский Л.Б. Механика жидкости и газа М.:Наука, 1987. - 343 с.

90. Особенности лазерной сварки термоупрочненного алюминиевого сплава АД-37 / И.Н. Шиганов, С.В. Шахов, В.И. Лукин, Е.Н. Иода, В.М. Лоскутов

91. Сварочное производство. -2003. -№12. -С.34-38.b