Features of structure formation processes in AA2024 alloy joints formed by the friction stir welding with bobbin tool

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 2 2021 102 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис . 3. Зона входа инструмента в начале сварного соединения : а , б – внешний вид ; в , г , д – поперечные сечения в области , соответствующей скорости сварки 30–40 мм / мин ; 1 – область выдавленного металла сложной формы ; 2 – зона налипшего металла неправиль - ной формы ; 3 – дефект в виде канала ; 4 – несплошности в области продолжения канала Fig. 3. Tool entry zone at the beginning of joint: а , б – general view, в , г , д – cross-sectional views in region of 30–40 mm/min welding speed; 1 – region of upset metal with a complex shape; 2 – region of adhered metal with an irregular shape; 3 – channel-type defect; 4 – discontinuity fl aws at channel extension zone а б в г д руется область выдавленного материала с фор - мой поверхности , соответствующей профилю стержня инструмента , и следами экструзивного процесса ( 1 , на рис . 3, а , б ). Данный процесс по своей природе имеет общие черты с выдавлива - нием материала из зоны трения при испытаниях на сухое или адгезионное фрикционное взаимо - действие с образованием наплыва металла . По этой причине процесс сварки трением с пере - мешиванием или процесс фрикционной пере - мешивающей обработки можно представить как динамическое экструдирование материала по отступающей стороне , инициированное адгези - онным фрикционным контактом , из зоны перед инструментом в зону за инструментом . При этом для реализации процесса сварки также необхо - димо наличие перед инструментом фрагмен - тированного слоя [22], способного к течению вокруг стержня инструмента без прямого схва - тывания и образования вырывов материала или эффектов резания . При этом перенос «RS – AS» за инструмен - том характеризуется значительно меньшим объ - емом переносимого материала , поскольку он об - условлен только адгезионным взаимодействием части материала с инструментом . В этих усло - виях переносимый материал также подвергается изначальной экструзии и адгезионному контакту с формированием на наступающей стороне обла - сти налипшего металла неправильной формы ( 2 , рис . 3, а , б ). Результатом этих процессов являет - ся обеднение сварного соединения материалом с наступающей стороны , которое приводит к обра - зованию протяженного макродефекта структуры в виде канала ( 3 , рис . 3, а , б ). В дальнейшем в структуре соединения могут формироваться де - фекты в виде несплошностей с локализацией в области образования исходного канала на входе инструмента ( 4 , рис . 3, в – д ), которые также свя - заны с недостаточным уплотнением материала зоны сварки , обусловливающим выдавливание материала и образование пор и несплошностей .