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

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 23 No. 3 2021 79 EQUIPMENT. INSTRUMENTS скоростях сварки приводит к поломке инстру - мента за счет увеличения сопротивления мате - риала движению инструмента и формирования узких локальных потоков материала , обуслов - ленных формой инструмента . Для того чтобы стабилизировать влияние параметров , нагрузка на инструмент была увеличена , а скорости про - цесса снижены , что позволило получить без - дефектное сварное соединение без разрушения инструмента . Однако дальнейшее снижение скорости вращения снова приводит к разруше - нию инструмента , в связи с тем что заданная скорость не обеспечивает требуемых тепловых условий сварки в зоне перемешивания , за счет чего в верхней части шва ширина зоны первич - но фрагментированного и пластифицированного материала очень мала , что также приводит к воз - растанию сопротивления свариваемого материа - ла инструменту . Выводы Таким образом , в результате проведенных исследований удалось подобрать оптимальный режим получения неразъемного соединения алюминиевого сплава АМг 5 толщиной 35 мм методом сварки трением с перемешиванием , а также установить зависимости формирования дефектов и разрушения инструмента от пара - метров процесса сварки . Было обнаружено , что нагружающее усилие инструмента являет - ся определяющим фактором для формирования дефектов туннельного типа и пустот в зоне под плечами инструмента . На разрушение инстру - мента влияют как нагружающее усилие , так и скорости перемещения и вращения инструмен - та , но основным параметром в данном случае является скорость вращения . При избыточно высокой скорости вращения происходит раз - рушение инструмента в средней части шва , где происходит образование локальных объ - емов перенесенного материала канавками ин - струмента . При низкой скорости вращения ин - струмента разрушение происходит в зоне под плечами инструмента , что обусловлено неодно - родным температурным воздействием в про - цессе сварки . При этом в обоих случаях разру - шение инструмента происходит по касательной к поверхности канавки инструмента , так как углубления на поверхности инструмента испы - тывают наибольшие касательные напряжения , вызванные повышенным сопротивлением сва - риваемого материала инструменту . Список литературы 1. Mishra R.S., Ma Z.Y . Friction stir welding and processing // Materials Science and Engineering: R: Reports. – 2005. – Vol. 50, iss. 1. – P. 1–78. – DOI: 10.1016/j.mser.2005.07.001. 2. Friction stir welding of aluminium alloys / P.L.Threadgill,A.J.Leonard,H.R.Shercliff,P.J.Withers // International Materials Reviews. – 2009. – Vol. 54, iss. 2. – P. 49–93. – DOI: 10.1179/174328009X411136. 3. Yu P., Wu C., Shi L . Analysis and characterization of dynamic recrystallization and grain structure evolution in friction stir welding of aluminum plates // Acta Materialia. – 2021. – Vol. 207. – P. 116692. – DOI: 10.1016/j.actamat.2021.116692. 4. Material transfer by friction stir processing / A.A. Eliseev, T.A. Kalashnikova, A.V. Filippov, E.A. Kolubaev // Multiscale Biomechanics and Tri- bology of Inorganic and Organic Systems: In memory of Professor Sergey Psakhie / ed. by G.-P. Ostermeyer, V.L. Popov, E.V. Shilko, O.S. Vasiljeva. – Cham: Springer International Publishing, 2021. – P. 169–188. – DOI: 10.1007/978-3-030-60124-9_8. 5. Friction stir welding of copper: numerical modeling and validation / P. Sahlot, A.K. Singh, V.J. Badheka, A. Arora // Transactions of the Indian Institute of Metals. – 2019. – Vol. 72, iss. 5. – P. 1339– 1347. – DOI: 10.1007/s12666-019-01629-9. 6. Hwang Y.M., Fan P.L., Lin C.H . Experimental study on friction stir welding of copper metals // Journal of Materials Processing Technology. – 2010. – Vol. 210, iss. 12. – P. 1667–1672. – DOI: 10.1016/j. jmatprotec.2010.05.019. 7. Studies on effect of tool design and welding parameters on the friction stir welding of dissimilar aluminium alloys AA 5052 – AA 6061 / V. RajKumar, M. VenkateshKannan, P. Sadeesh, N. Arivazhagan, K.D. Ramkumar // Procedia Engineering. – 2014. – Vol. 75. –P. 93–97. –DOI: 10.1016/j.proeng.2013.11.019. 8. Tarasov S.Y., 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. – P. 130–134. – DOI: 10.1016/j.wear.2014.06.014. 9. Wear of ZhS6Unickel superalloy tool in friction stir processing on commercially pure titanium / A. Amirov, A. Eliseev, E. Kolubaev, A. Filippov, V. Rubtsov // Metals. – 2020. – Vol. 10, iss. 6. – DOI: 10.3390/ met10060799. 10. Burford D., Widener C., Tweedy B . Advances in friction stir welding for aerospace applications //