Eng
Ukr
Rus
Печать
2018 №01 (08) DOI of Article
10.15407/as2018.01.01
2018 №01 (02)

Автоматическая сварка 2018 #01
Журнал «Автоматическая сварка», № 1, 2018 г., с.7-14
 
Влияние параметров дуговой, лазерной и гибридной способов сварки на структуру и свойства стыковых сварных соединений высокопрочной стали S460M

В. Д. Позняков, В. Д. Шелягин, С. Л. Жданов, А. В. Бернацкий, А. А. Максименко, А. В. Сиора
ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03150, г. Киев, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

В работе изучено влияние параметров дуговой, лазерной и гибридной лазерно-дуговой сварки на формирование структуры и свойств металла швов и зоны термического влияния стыковых сварных соединений высокопрочной легированной стали Ѕ460М с пределом текучести до 480 МПа.  Показано, что увеличение скорости дуговой сварки в защитных газах до 50 м/ч (13,9 мм/с) позволяет получить качественный шов с повышенными показателями статической прочности и ударной вязкости. При лазерной сварке с повышением скорости охлаждения снижаются показатели пластичности и ударной вязкости металла шва, что связано с образованием мартенситной закалочной структуры металла шва и зоны термического влияния сварных соединений, которая появляется при более высокой скорости охлаждения. Применение способа гибридной лазерно-дуговой сварки стали Ѕ460М позволяет снизить скорость охлаждения металла швов и зоны термического влияния по сравнению с лазерным способом сварки, благодаря чему обеспечивается высокий уровень механических свойств и ударной вязкости металла этих зон. Библиогр. 16, табл. 1, рис. 5.
Ключевые слова: стыковые соединения, высокопрочная сталь, дуговая сварка, лазерная сварка, гибридная лазерно-дуговая сварка, термический цикл, особенности структуры, механические свойства

Подписано к печати 17.01.2018
Поступила в редакцию 27.11.2017

Список литературы
  1. Одесский П. Д., Молодцов А. Ф., Морозов Ю. Д. (2011) Новые эффективные низколегированные стали для строительных металлических конструкций. Монтажные и специальные работы в строительстве, 5, 20–25.
  2. Билык А. С., Курашев Р. В., Горбатенко В. В., Коновалов Г. Н. (2013) Применение термомеханически упрочненного листового проката в сварных металлических конструкциях. Промислове будівництво та інженерні споруди, 4, 2?5.
  3. Позняков В. Д., Жданов С. Л., Завдовеев А. В. и др. (2016) Свариваемость высокопрочной микролегированной стали S460M. Автоматическая сварка, 12, 23?30.
  4. Ufuah E. (2013) Elevated temperature mechanical properties of buttwelded connections made with high strength steel grades S355 and S460M. Design, Fabrication and Economy of Metal Structures. International Conference Proceedings, Miskolc, Hungary, April 24–26, 407–412.
  5. Grigoryants A. G., Grezev V. (2015) Special features of laser welding using fibre and CO2 lasers. Welding International, 29, 12, 968?973.
  6. Markovits T., Takacs J. (2010) Edge welding of laminated steel structure by pulsed Nd:YAG laser. Physics Procedia, 5, Part B, 47?
  7. Moore L., Howse D. S., Wallach E. R. (2004) Microstructures and properties of laser/arc hybrid welds and autogenous laser welds in pipeline steels. Science and Technology of Welding and Joining, 9, 4, 314?322.
  8. КахП., СалминенА., МартикаиненДж. (2010) Особенности применения гибридной лазерной-дуговой сварки. Автоматическая сварка, 6, 38–47.
  9. Atabak M., Ma J., Yang G., Kovacevic R. (2014) Hybrid laser/arc welding of advanced high strength steel in different butt joint configurations. Materials and Design, 64, 573–587.
  10. Gu X. , Duan Z. Z., Gu X. P. et al. (2015) Microstructure and mechanical properties of laser-MAG hybrid welded thick-section weathered steel joint. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 81, 5, 825?831.
  11. Cao X., Wanjara P., Huang J. et al. (2011) Hybrid fiber laser-arc welding of thick section high strength low alloy steel. Materials & Design, 32, 6, 3399–3413.
  12. Kelly S. M., Brown S. W., Tressler J. et al. (2009) Using Hybrid Laser-Arc Welding to Reduce Distortion in Ship Panels. Welding Journal, 88(3), P. 32–36.
  13. Позняков В. Д., Шелягин В. Д., Жданов С. Л. и др. (2015) Лазерно-дуговая сварка высокопрочных сталей с пределом текучести более 700 МПа. Автоматическая сварка, 10, 20?25.
  14. Berdnikova O., Poznyakov V., Bushma O. (2016) Laser and Hybrid Laser-Arc Welding of High Strength Steel N-A-XTRA-70. Materials Science Forum, 870, 630?635.
  15. Berdnikova O., Sydorets V., Alekseienko T. (2014) Structure and Properties of Laser-Welded Joints from High-Strength Steels. Applied Mechanics and Materials, 682, 240?245.
  16. Григоренко Г. М., Позняков В. Д., Зубер Т. А., Костин В. А. (2017) Особенности формирования структуры сварных соединений микролегированной конструкционной стали S460М. Автоматическая сварка, 10, 9?16.



Читати реферат українською



В. Д. Позняков, В. Д. Шелягін, С. Л. Жданов, А. В. Бернацький, А. О. Максименко, О. В. Сіора
 
ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Вплив параметрів дугового, лазерного та гібрідного способів зварювання на структуру та властивості стикових зварних з’єднань високоміцної сталі S460M
 
В роботі вивчено вплив параметрів дугового, лазерного та гібридного лазерно-дугового зварювання на формування структури і властивостей металу швів і зони термічного впливу стикових зварних з’єднань високоміцної легованої сталі Ѕ460М з межею текучості до 480 МПа. Показано, що збільшення швидкості дугового зварювання в захисних газах до 50 м/год (13,9 мм/с) дозволяє отримати якісний шов з підвищеними показниками статичної міцності і ударної в’язкості. При лазерному зварюванні з підвищенням швидкості охолодження знижуються показники пластичності і ударної в’язкості металу шва, що пов’язано з утворенням мартенситної гартівної структури в шві металів і зони термічного впливу зварних з’єднань, яка з’являється при більш високій швидкості охолодження. Застосування способу гібридного лазерно-дугового зварювання сталі Ѕ460М дозволяє знизити швидкість охолодження металу швів і зони термічного впливу в порівнянні з лазерним способом зварювання, завдяки чому забезпечується високий рівень механічних властивостей і ударної в’язкості металу цих зон. Бібліогр. 16, табл. 1, рис. 5.
 
Ключові слова: стикові з’єднання, високоміцна сталь, дугове зварювання, лазерне зварювання, гібридне лазерно-дугове зварювання, термічний цикл, особливості структури, механічні властивості



Read abstract and references in English


Effect of parameters of arc, laser and hybrid methods of welding on structure and properties of butt joints of high-strength steel S460M

V. D. Poznyakov, V. D. Shelyagin, S. L. Zhdanov, A. V. Bernatskii, A. A. Maksymenko and A. V. Siora
E. O. Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine.
11 Kazimir Malevich Str., 03150, Kyiv, Ukraine. E-mail:office@paton.kiev.ua
 
The paper studies the effect of parameters of arc, laser and hybrid laser-arc welding on formation of structure and properties of weld metal and heat affected zone of butt joints from high-strength low alloy steel S460M with yield limit up to 480 MPa. It is shown that increase of rate of gas-shielded arc welding to 50 m/h (13.9 mm/s) allows receiving a quality weld with increased indices of static strength and impact toughness. Laser welding with increased cooling rate provokes reduction of indices of ductility and impact toughness of weld metal that is related with formation of martensite hardening structure of weld metal and heat affect zone of the welded joints revealing at high cooling rate. Application of method of hybrid laser-arc welding of steel S460M allow decreasing cooling rate of weld metal and heat affected zone in comparison with laser welding method. This provides high level of mechanical properties and impact toughness of metal of these zones. 16 Ref. 1 Tabl., 5 Fig.
 
Keywords: butt joints, high-strength steel, arc welding, laser welding, hybrid laser-arc welding, thermal cycle, structure peculiarities, mechanical properties
References
  1. Odessky, P.D., Molodtsov, A.F., Morozov, Yu.D. (2011) New effective low-alloy steels for building metallic structures. Montazhnye i Spetsialnye Raboty v Stroitelstve, 5, 20-25 [in Russian].
  2. Bilyk, A.S., Kurashev, R.V., Gorbatenko, V.V. et al. (2013) Application of thermomechanically hardened rolled sheet in welded metallic structures. Promyslove Budivnytstvo ta Inzhenerni Sporudy, 4, 2-5 [in Russian].
  3. Poznyakov, V.D., Zhdanov, S.L., Zavdoveev, A.V. et al. (2016) Weldability of high-strength microalloyed steel S460M. The Paton Welding J., 12, 21-28.
  4. Ufuah, E. (2013) Elevated temperature mechanical properties of butt welded connections made with high-strength steel grades S355 and S460M. In: Proc. of Int. Conf. on Design, Fabrication and Economy of Metal Structures (Miscolc, Hungary, April 24-26, 2013), 407-412.
  5. Grigoryants, A.G., Grezev, V.A. (2015) Special features of laser welding using fibre and CO2 Welding Intern., 29(12), 968-973.
  6. Markovits, T., Takacs,J. (2010) Edge welding of laminated steel structure by pulsed Nd:YAG laser. Physics Procedia, 5, Pt B, 47-52.
  7. Moore, P.L., Howse, D.S., Wallach, E.R. (2004) Microstructures and properties of laser/arc hybrid welds and autogenous laser welds in pipeline steels. and Technology of Welding and Joining, 9(4), 314-322.
  8. Kah, P., Salminen, A., Martikainen, J. (2010) Laser-arc hybrid welding processes (Review). The Paton Welding J., 6, 32-40.
  9. Atabak, M., Ma, J., Yang, G., Kovacevic, R. (2014) Hybrid laser/arc welding of advanced high-strength steel in different butt joint configurations. Materials & Design, 64, 573-587.
  10. Gu, X.Y., Duan, Z.Z., Gu, X.P. et al. (2015) Microstructure and mechanical properties of laser-MAG hybrid welded thick-section weathered steel joint. J. Adv. Manuf. Technol., 81(5), 825-831.
  11. Cao, X., Wanjara, P., Huang, J. et al. (2011) Hybrid fiber laser-arc welding of thick section high-strength low-alloy steel. Materials & Design, 32(6), 3399-3413.
  12. Kelly, S.M., Brown, S.W., Tressler, J.F. et al. (2009) Using hybrid laser-arc welding to reduce distortion in ship panels. Welding J., 88(3), 32-36.
  13. Poznyakov, V.D., Shelyagin, V.D., Zhdanov, S.L. et al. (2015) Laser-arc welding of high-strength steels with yield strength of more than 700 MPa. The Paton Welding J., 10, 19-24.
  14. Berdnikova, O., Poznyakov, V., Bushma, O. (2016) Laser and hybrid laser-arc welding of high strength-steel N-A-XTRA-70. Mat. Sci. Forum, 870, 630-635.
  15. Berdnikova, O., Sydoretz, V., Alekseienko, T. (2014) Structure and properties of laser-welded joints from high-strength steels. Mech. Mater., 682, 240-245.
  16. Grigorenko, G.M., Poznyakov, V.D., Zuber, T.A. et al. (2017) Peculiarities of formation of structure in welded joints of microalloyed structural steel S460M. The Paton Welding J., 10, 2-8.


>