Stir zone material flow patterns during friction stir welding of heavy gauge AA5056 workpieces and stability of its mechanical properties

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 23 No. 4 2021 145 MATERIAL SCIENCE Рис . 5. Макроструктура образцов 1.4–1.5 ( а , в ) и 2.4–2.5 ( б , г ), вырезанных в горизонтальном сечении по схеме , представленной на рис . 1: 1 – неоднородности строения материала в зоне входа инструмента ; 2 – зона с преиму - щественно протравленной структурой со слоистым строением зоны перемешивания ; 3 – зона с преимущественно протравленными зернами в зоне перемешивания Fig. 5. Macrostructure of samples 1.4–1.5 ( а , в ) and 2.4–2.5 ( б , г ) cut in the horizontal section according to the scheme shown in Fig. 1: 1 – inhomogeneities of material structure in the tool inlet zone; 2 – area with a predominantly etched layered structure of the stir zone; 3 – area with predominantly etched grains in the stir zone а в б г Это связано с достаточно сложными условиями вначале движения инструмента за счет неуста - новившегося теплового режима . Далее по длине шва можно выделить утолщение зоны переме - шивания 5 ( рис . 4), в которой инструмент после прогрева материала полностью прижимается плечами к заготовке и формирует зону пере - мешивания той ширины , которой она является на этапе установившегося режима сварки / обра - ботки . В более нижних слоях структура металла на этапе установившегося режима формиру - ется с большей стабильностью по длине шва ( рис . 4, б , в ). В структуре образцов горизонталь - ного сечения после травления четко выделяются два типа структуры , которые содержат элементы с различным характером травления . В первом из них 2 ( рис . 4 и 5) четко выделяются слои пере - носимого металла , расстояние между которыми коррелирует со значением подачи на один обо - рот инструмента . Во второй области структура демонстрирует склонность к травлению на зер - но 3 ( рис . 4, 5) и не проявляет слоистой структу - ры зоны перемешивания . В нижней части зоны перемешивания ( рис . 5, а , б ) структура металла представлена до - статочно стабильным строением . Кроме того , присутствуют зоны , в которых травление вы - являет слои в зоне перемешивания 2 ( рис . 5) и зерна 3 ( рис . 5). Следует отметить , что распре - деление данных зон по толщине образцов до - статочно неоднородно и изменяется от одного образца к другому неравномерно . В целом в нижних слоях образца структура зоны переме - шивания более однородна , чем в верхних сло - ях . Такое положение может объяснить большее давление от прижатия сварочного инструмента в нижней зоне перемешивания , чем в верхней .