On the problem of tool destruction when obtaining fixed joints of thick-walled aluminum alloy blanks by friction welding with mixing

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 3 2021 72 ОБОРУДОВАНИЕ . ИНСТРУМЕНТЫ К проблеме разрушения инструмента при получении неразъемных соединений толстостенных заготовок алюминиевых сплавов сваркой трением с перемешиванием Кирилл Калашников 1, a, * , Андрей Чумаевский 1, b , Татьяна Калашникова 1, c , Алексей Иванов 1, d , Валерий Рубцов 1, e , Евгений Колубаев 1, f , Владимир Бакшаев 2, g 1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН , пр . Академический , 2/4, г . Томск , 634055, Россия 2 ЗАО « Чебоксарское предприятие « Сеспель », ул . Ленинградская 36, г . Чебоксары , 428021, Чувашская республика , Россия a https://orcid.org/0000-0002-0286-7156, kkn@ispms.tsc.ru , b https://orcid.org/0000-0002-1983-4385, tch7av@gmail.com, c https://orcid.org/0000-0002-0388-4011 , gelombang@ispms.tsc.ru , d https://orcid.org/0000-0001-8959-8499, ivan@ispms.tsc.ru, e https://orcid.org/0000-0003-0348-1869, rvy@ispms.tsc.ru , f https://orcid.org/0000-0001-7288-3656, eak@ispms.tsc.ru, g https://orcid.org/0000-0001-9777-0164, bakshaevva@mail.ru Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2021 Том 23 № 3 с . 72–83 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.3-72-83 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 539.24:539.4.012.1:621.791.14 История статьи : Поступила : 15 июня 2021 Рецензирование : 30 июня 2021 Принята к печати : 30 июля 2021 Доступно онлайн : 15 сентября 2021 Ключевые слова : Сварка трением с перемешиванием Сварочный инструмент Алюминиевый сплав Разрушение Финансирование : Работа выполнена в рамках комплексного проекта « Создание производства высоко - технологичного крупногабаритного обо - рудования интеллектуальной адаптивной сварки трением с перемешиванием для авиакосмической и транспортной отрас - лей РФ » ( соглашение о предоставлении субсидии от 22.11.2019 № 075-11-2019- 033), реализуемого ЗАО « Чебоксарское предприятие “ Сеспель ”», НГТУ и ИФПМ СО РАН при финансовой поддержке Ми - нобрнауки России в рамках постанов - ления Правительства РФ от 09.04.2010 № 218. Благодарности : Исследования выполнены на оборудова - нии ЦКП « Структура , механические и физические свойства материалов ». АННОТАЦИЯ Введение . Среди технологий изготовления корпусов ракет и летательных аппаратов , морских су - дов и автомобилей в настоящее время все большее внимание уделяется технологии сварки трением с перемешиванием ( СТП ). В первую очередь использование данной технологии необходимо там , где тре - буется выполнять получение неразъемных соединений из высокопрочных алюминиевых сплавов . При этом особенное внимание необходимо уделять сварке толстостенных заготовок , так как неразъемные соединения толщиной 30,0 мм и выше являются целевыми изделиями в ракетно - космической и авиа - ционной отраслях промышленности , но в то же время наиболее подвержены формированию дефектов ввиду неравномерного распределения тепла по высоте заготовки , что может привести к нарушению адгезионного взаимодействия свариваемого металла с инструментом и даже привести к разрушению сварочного инструмента . Целью данной работы являлось выявление закономерностей разрушения сварочного инструмента в зависимости от параметров процесса сварки трением с перемешиванием неразъемных соединений алюминиевого сплава АМг 5 толщиной 35,0 мм . В работе были использова - ны следующие методы исследований : изготовление неразъемных соединений проводилось методом сварки трением с перемешиванием , изготовление образцов для исследований выполнялось методом электроэрозионной резки , исследование образцов выполнялось с использованием методов оптической металлографии . Результаты и обсуждение . В результате проведенных исследований обнаружено , что в образцах алюминиевого сплава толщиной 35,0 мм формируется неоднородная структура по высоте шва , в которой отчетливо выделяются зона влияния плеч инструмента и зона влияния пина , в которой формируются отдельные завихрения материала шва , обусловленные наличием канавок на поверх - ности инструмента . Показано , что зона влияния плеч наиболее подвержена формированию дефектов туннельного типа из - за низкого нагружающего усилия и высоких скоростей сварки . Выявлено , что раз - рушение инструмента происходит по касательной к поверхности канавок инструмента за счет высокой нагрузки инструмента и высоких скоростей сварки . Для цитирования : К проблеме разрушения инструмента при получении неразъемных соединений толстостенных заготовок алюминиевых сплавов сваркой трением с перемешиванием / К . Н . Калашников , А . В . Чумаевский , Т . А . Калашникова , А . Н . Иванов , В . Е . Рубцов , Е . А . Колубаев , В . А . Бакшаев // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструменты ). – 2021. – Т . 23, № 3. – С . 72–83. – DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.3-72-83. ______ * Адрес для переписки Калашников Кирилл Николаевич , м . н . с . Институт физики прочности и материаловедения СО РАН , пр . Академический , 2/4, 634055, г . Томск , Россия Тел .: 8 (382) 228-68-63, e-mail: kkn@ispms.tsc.ru