ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 2 2022 50 ТЕХНОЛОГИЯ Особенности наложения ультразвуковых колебаний в процессе сварки Сергей Сундуков * Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), Ленинградский проспект, 64, г. Москва, 125319, Россия https://orcid.org/0000-0003-4393-4471, sergey-lefmo@yandex.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2022 Том 24 № 2 с. 50–66 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.2-50-66 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 534-8 + 621.9.048.6 + 679.7.027.4 История статьи: Поступила: 25 марта 2022 Рецензирование: 13 мая 2022 Принята к печати: 15 мая 2022 Доступно онлайн: 15 июня 2022 Ключевые слова: Ультразвук Сварка Колебания Кавитация Микроструктура Дендритная ликвация Финансирование: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 21-79-00185, https://rscf.ru/ project/21-79-00185/ Благодарности: Исследования частично выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов». АННОТАЦИЯ Введение. Основной проблемой получения сварочных соединений является неравномерный нагрев зоны соединения, что приводит к различиям структуры и свойств между металлом шва и основным металлом. Одним из способов интенсификации процесса сварки является применение ультразвуковых колебаний. В результате анализа способов введения ультразвуковых колебаний в ванну расплава для проведения экспериментальных исследований выбран способ наложения колебаний на свариваемые элементы, так как данный способ позволяет оказывать воздействие на протяжении всего сварочного цикла от формирования ванны расплава до полной кристаллизации металла. Методика исследований. Проведение экспериментальных исследований осуществлялось на пластинах из углеродистой конструкционной стали Ст3 и алюминиевого деформируемого неупрочняемого сплава АМг4. В качестве источника колебаний применялась стержневая магнитострикционная колебательная система, торец которой жестко закреплялся на одной из свариваемых пластин. Для определения мест приложения источника колебаний и зоны сварки предложен метод расчета на основе равенства резонансных частот используемой колебательной системы и собственной частоты свариваемого элемента. Показано, что оптимальными местами для приложения колебаний и проведения сварки будут пучности колебаний, имеющие максимальную амплитуду. Получение швов осуществлялось методом полуавтоматической сварки в среде защитных газов. Результаты и обсуждение. Исследование микроструктуры полученных образцов показало значительное уменьшение доли дендритной ликвации. Изменения структуры являются следствием эффектов, возникающих в жидком расплаве, при введении ультразвуковых колебаний. Основными эффектами являются звуковое давление, кавитация и акустические течения. Возникающие эффекты оказывают влияние на кинетику процесса кристаллизации – увеличивается степень переохлаждения, увеличивается количество образуемых в единицу времени зародышей кристаллизации и уменьшается скорость их роста. Изменения структуры металла шва приводят к повышению качества сварного соединения, у которого снижаются сварочные деформации, увеличивается временное сопротивление и значительно повышается пластичность. Для цитирования: Сундуков С.К. Особенности наложения ультразвуковых колебаний в процессе сварки // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2022. – Т. 24, № 2. – С. 50–66. – DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.2-50-66. Введение Сварка является ключевым способом получения неразъемных соединений в различных отраслях машиностроения. Создание прочных связей между атомами или молекулами соединяемых поверхностей с использованием нагрева ______ *Адрес для переписки Сундуков Сергей Константинович, к.т.н., доцент Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), Ленинградский проспект, 64, 125319, г. Москва, Россия Тел.: 8 (926) 369-19-70, e-mail: sergey-lefmo@yandex.ru или поверхностно-пластического деформирования обеспечивает получение качественного соединения как однородных и разнородных металлов и сплавов, так и их соединения с неметаллическими материалами [1]. Среди существующих видов сварки в настоящее время преобладает применение сварки плавлением. Основной проблемой при проведении данного вида сварки является неравномерный нагрев соединяемых деталей [2]. В результате сварной шов вследствие кристаллизации расплавленных и перемешанных основного и
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1