ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА СВАРКИ ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ НА ДЕФЕКТНОСТЬ СТРУКТУРЫ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель: выявление особенностей разрушения сварных соединений алюминиево-магниевого сплава с дефектной структурой, выполненных способом сварки трением с перемешиванием. В работе представлены результаты анализа разновидностей структурных дефектов сварного шва и их влияние на прочность сварных соединений при статическом растяжении. Приведен краткий обзор основных причин возникновения несплошностей структуры сварного соединения, дана оценка влияния основных параметров температурного режима в зоне сварки на получение качественного шва. На основании данных фрактографического анализа поверхности разрушения образцов сварных соединений и послойного металлографического анализа материала в зоне дефекта описаны виды характерных дефектов и обсуждается природа их возникновения. Полученные результаты указывают на определяющую роль характера пластического течения материала в зоне движущегося инструмента в формировании структуры и свойств сварного соединения и могут быть учтены при выборе режимов сварки трением с перемешиванием и контроле качества сварных соединений. Методы: экспериментальные исследования проводились на лабораторной установке для сварки способом трения с перемешиванием, изготовленной в ИФПМ СО РАН. Испытания на статическое растяжение были выполнены с помощью разрывной машины типа УТС110М-100. Структурные исследования проводили методами оптической и растровой микроскопии с использованием электронного сканирующего микроскопа MiniSEM. Результаты и обсуждение. На примере пластин сплава АМг5М разной толщины показано влияние основных параметров технологического процесса сварки на качество сварных соединений. Показано, что режим сварки обусловливает вид и размер образующихся дефектов, механическую прочность и характер разрушения сварных соединений. По данным сравнительного анализа топографии излома образцов после растяжения установлено, что в зоне дефекта имеется переход материала от вязкого характера разрушения к хрупкому. Выявлены особенности формирования дефектной структуры сварного шва при варьировании величиной тепловложения при сварке. Показано, что не толщина свариваемых пластин оказывает влияние на тип образующегося дефекта, а количество тепла, вводимое в зону сварки. На основании полученных результатов фрактографического анализа поверхности разрушения образцов сварных соединений и послойного металлографического анализа материала в зоне дефекта описаны виды характерных дефектов и обсуждается природа их возникновения.

Об авторах

Ольга Владимировна Сизова

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Email: ovs@ispms.ru
пр. Академический 2/4, г. Томск, 634055, Россия

Александр Викторович Колубаев

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Email: kav@ispms.tsc.ru
пр. Академический 2/4, г. Томск, 634055, Россия

Евгений Александрович Колубаев

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Email: eak@ispms.tsc.ru
пр. Академический 2/4, г. Томск, 634055, Россия

Анастасия Андреевна Заикина

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Email: aaz@ispms.tsc.ru
пр. Академический 2/4, г. Томск, 634055, Россия

Валерий Евгеньевич Рубцов

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Email: rvy@ispms.tsc.ru
пр. Академический 2/4, г. Томск, 634055, Россия

Список литературы

  1. Nandan R., DebRoy T., Bhadeshia H.K.D.H. Recent advances in friction-stir welding process, weldment structure and properties // Progress in Material Science. - 2008. - Vol. 53, iss. 6. - P. 980-1023. - doi: 10.1016/j.pmatsci. 2008.05.001.
  2. Influence of friction stir welding parameters on grain size and formability in 5083 aluminum alloy / T. Hirata, T. Oguri, H. Hagino, T. Tanaka, S.W. Chung, Y. Takigawa, K. Higashi // Materials Science and Engineering: A. - 2007. - Vol. 457. - P. 344-349. - doi: 10.1016/j.msea.2006.12.079.
  3. Kumar N., Kailas S.V. The role of friction stir welding tool on material flow and weld formation // Materials Science and Engineering: A. - 2008. - Vol. 485, iss. 1-2. - P. 367-384. - doi: 10.1016/j.msea.2007.08.0134.
  4. Sato Y.S., Urata M., Kokawa H. Parameters controlling microstructure and hardiness during friction stir welding of precipitation-hardenable aluminum alloy 6063 // Metallurgical and Materials Transactions: A. - 2002. - Vol. 33, iss. 3. - P. 625-635. - doi: 10.1007/s11661-002-0124-3.
  5. Yoon T.-I., Yun J.-G., Kang Ch.-Y. Formation mechanism of typical ring structures and void defects in friction stir lap welded dissimilar aluminum alloys // Materials and Design. - 2016. - Vol. 90. - P. 568-578. - doi: 10.1016/j.matdes.2015.11.014.
  6. On material flow in Friction Stir Welded Al alloys / A. Tougne, C. Desrayand, M. Jahazi, E. Feulvach // Journal of Materials Processing Technology. - 2017. - Vol. 239. - P. 284-296. - doi: 10.1016/j.jmatprotec.2016.08.030.
  7. Stephen Leon J., Jayakumar V. Investigation of mechanical properties of aluminium 6061 alloy friction stir welding // American Journal of Mechanical Engineering and Automation. - 2014. - Vol. 1, N 1. - P. 6-9.
  8. Сварка трением с перемешиванием термически упрочняемого сплава В95 системы Al-Zn-Mg-Cu / В.А. Фролов, В.Ю. Конкевич, П.Ю. Предко, В.В. Белоцерковец // Сварочное производство. - 2013. - № 3. - С. 21-26.
  9. Сварка алюминиевых сплавов в авиакосмической промышленности / В.И. Лукин, О.Г. Оспенникова, Е.Н. Иода, М.Д. Пантелеев // Сварка и диагностика. - 2013. - № 2. - С. 47-51.
  10. Cerri E., Leo P. Influence of high temperature thermal treatment on grain stability and mechanical properties of medium strengh aluminium alloy friction stir welds // Journal of Materials Processing Technology. - 2013. - Vol. 213, iss. 1. - P. 75-83. - doi: 10.1016/j.jmatprotec.2012.09.001.
  11. Effect of welding parameters on microstructure and mechanical properties of friction stir welded Al-Mg alloy / H.L. Hao, D.R. Ni, H. Huang, D. Wang, B.L. Xiao, Z.R. Nie, Z.Y. Ma // Materials Science and Engineering: A. - 2013. - Vol. 559. - P. 889-896. - doi: 10.1016/j.msea.2012.09.041.
  12. Особенности формирования сварного соединения при сварке трением с перемешиванием алюминиевого сплава В-1469 / В.И. Лукин, Е.Н. Иода, А.В. Базескин, И.П. Жегина, Л.В. Котельникова, В.В. Овчинников // Сварочное производство. - 2012. - № 6. - С. 30-36.
  13. Сизова О.В., Заикина А.А., Рубцов В.Е. Влияние технологических режимов сварки трением с перемешиванием на механические свойства и характер разрушения алюминиево-магниевого сплава // Вопросы материаловедения. - 2016. - № 4 (88). - С. 101-108. - doi: 10.22349/1994-6716-2016-88-4-101-108.
  14. Effect of initial base metal temper on microstructure and mechanical properties of friction stir processed of Al-7B04 alloy / Y. Chen, H. Ding, Z. Cai, J. Zhao, J. Li // Materials Science and Engineering: A. - 2016. - Vol. 650. - P. 396-403. - doi: 10.1016/j.msea.2015.10.083.
  15. Разрушение стыковых соединений алюминиево-магниевого сплава, выполненных сваркой трением с перемешиванием / О.В. Сизова, А.В. Колубаев, Е.А. Колубаев, А.А. Заикина, В.Е. Рубцов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2014. - № 3 (64). - С. 14-21.
  16. The investigation of typical welding defects for 5456 aluminum alloy friction stir welds / H.B. Chen, K. Yan, S.B. Chen, C.Y. Jiang, Y. Zhao // Materials Science and Engineering: A. - 2006. - Vol. 433, iss. 1-2. - P. 64-69. - doi: 10.1016/j.msea.2006.06.056.
  17. The effect of interface defect on mechanical properties and its formation mechanism in friction stir lap welded joints of aluminum alloys / H. Liu, Y. Hu, Ya. Peng, C. Dou, Z. Wang // Journal of Materials Processing Technology. - 2016. - Vol. 238. - P. 244-254. - doi: 10.1016/j.jmatprotec.2016.06.029.
  18. Influense of processing of thermal field in Mg-Nd-Zn-Zr alloy during friction stir processing / J. Han, J. Chen, L. Peng, F. Zheng, W. Rong, Y. Wu, W. Ding // Materials and Design. - 2016. - Vol. 94. - P. 186-194. - doi: 10.1016/matdes.2016.01.044.
  19. Tarasov S.Yu., Rubtsov V.E., Kolubaev E.A. A proposed diffusion-controlled wear mechanism of alloy steel friction stir welding (FSW) tools used on an aluminum alloy // Wear. - 2014. - Vol. 318, iss. 1-2. - P. 130-134. - doi: 10.1016/j.wear.2014.06.014.
  20. Dissimilar friction stir welding of 6061 Al to T2 pure Cu adopting tooth-shaped joint configuration: Microstructure and mechanical properties / W. Zhang, Y. Shen, Y. Yan, R. Guo // Materials Science and Engineering: A. - 2017. - Vol. 690. - P. 355-364. - doi: 10.1016/j.msea.2017.02.091.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».