Effect of Friction Stir Welding Mode and its Direction Relative to the Rolling Direction of 2024 Alloy on the Structure and Mechanical Properties of its Weld Joints

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 4 2020 110 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Влияние режима сварки трением с перемешиванием и ее направления относительно направления прокатки сплава Д 16 на структуру и свойства его сварных соединений Алексей Иванов 1, 2, а , * , Валерий Рубцов 1, 2, b , Евгений Колубаев 1, 2, c , Владимир Бакшаев 3, d , Иван Ивашкин 3, e 1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН , пр . Академический , 2/4, Томск , 634055, Россия 2 Новосибирский государственный технический университет , пр . К . Маркса , 20, г . Новосибирск , 630073, Россия 3 ЗАО « Чебоксарское предприятие « Сеспель », ул . Ленинградская , 36, г . Чебоксары , 428021, Чувашская Республика , Россия а https://orcid.org/0000-0001-8959-8499, ivan@ispms.ru , b https://orcid.org/0000-0003-0348-1869, rvy@ispms.ru, c https://orcid.org/0000-0001-7288-3656, eak@ispms . ru, d https://orcid.org/0000-0001-9777-0164, bakshaevva@mail.ru , e https://orcid.org/0000-0001-8808-2183, ivashkin_in@mail.ru Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2020 Том 22 № 4 с . 110–123 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2020-22.4-110-123 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.791.14:620.172.242 История статьи : Поступила : 01 сентября 2020 Рецензирование : 09 сентября 2020 Принята к печати : 17 сентября 2020 Доступно онлайн : 15 декабря 2020 Ключевые слова : Сварка трением с перемешиванием Параметры режима сварки Направление прокатки Алюминиевый сплав Финансирование : Работа выполнена в рамках комплекс - ного проекта « Создание производства высокотехнологичного крупногаба - ритного оборудования интеллекту - альной адаптивной сварки трением с перемешиванием для авиакосмиче - ской и транспортной отраслей РФ » ( соглашение о предоставлении суб - сидии от 22.11.2019 № 075-11-2019- 033), реализуемого ЗАО « Чебоксар - ское предприятие « Сеспель », НГТУ и ИФПМ СО РАН при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках постановления Правительства РФ от 09.04.2010 № 218. АННОТАЦИЯ Введение . Режим сварки трением с перемешиванием определяет характер термомеханического воз - действия на свариваемый материал , поэтому критическое изменение даже одного из параметров режима может привести к формированию дефектов и снижению прочности сварного соединения . Немаловаж - ным фактором также является ориентация свариваемого материала относительно направления сварки , поскольку она определяет кинетику деформирования материала и , как следствие , результирующую структуру и свойства . Исследования процессов сварки трением с перемешиванием в основном заключа - ются в анализе конечных свойств получаемых сварных соединений и их сопоставлении с параметрами режима сварки . Но для решения задачи получения прочных и качественных сварных соединений не - маловажной также является оценка сопротивления материала деформированию от воздействия свароч - ного инструмента , что достигается мониторингом ряда параметров непосредственно в процессе сварки . Целью работы является исследование влияния параметров режима сварки и ориентации структуры свариваемого материала на протекание процесса сварки трением с перемешиванием , а также на структу - ру и прочность получаемых сварных соединений алюминиевого сплава Д 16. Результаты и обсуждение . Посредством мониторинга крутящего момента и усилия сварки показано , что при повышении усилия внедрения инструмента сопротивление материала деформированию повышается . При сварке поперек направления прокатки исходного материала параметры крутящего момента и усилия сварки снижаются на 5…20 %. Повышение скорости сварки обеспечивает рост сопротивления материала перемещению инструмента , при этом направление сварки не оказывает значительного влияния . С повышением часто - ты вращения инструмента сопротивление материала деформированию снижается , а температура сварки повышается , что приводит к повышению степени пластификации материала и улучшению условий его массопереноса . Также показано , что режим сварки , позволяющий вести сварку сплава Д 16 при темпе - ратуре 450…500 º С , обеспечивает степень пластификации материала , при которой получаются сварные соединения с качественной структурой и высокими механическими свойствами . В этих условиях направление сварки относительно направления прокатки исходного материала оказывает влияние : при сварке вдоль направления прокатки предел прочности соединения достигает значения 92 %, а при сварке поперек – 95 % от предела прочности исходного материала . Для цитирования : Влияние режима сварки трением с перемешиванием и ее направления относительно направления прокатки сплава Д 16 на структуру и свойства его сварных соединений / А . Н . Иванов , В . Е . Рубцов , Е . А . Колубаев , В . А . Бакшаев , И . Н . Ивашкин // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструменты ). – 2020. – Т . 22, № 4. – С . 110–123. – DOI: 10.17212/1994-6309-2020- 22.4-110-123. ______ * Адрес для переписки Иванов Алексей Николаевич , к . т . н ., научный сотрудник Институт физики прочности и материаловедения СО РАН , пр . Академический , 2/4, 634055, г . Томск , Россия Тел .: +7 (382) 228-68-63, e–mail: ivan@ispms.ru