OBRABOTKAMETALLOV Vol. 25 No. 3 2023 37 TECHNOLOGY Введение Влияние шероховатости контактных поверхностей на соединение материалов при пластической деформации Прочность соединения разнородных материалов является наиболее важной характеристикой слоистых композитов, определяющей успех их освоения при промышленном производстве [1]. Среди известных технологий производства слоистых металлических композитов (сварка взрывом, совместная прокатка, нанесение порошковых покрытий и др.) наиболее перспективными являются технологии на основе совместной прокатки благодаря высокой производительности процесса, возможности автоматизации и относительной простоты контроля качества. По сравнению с широко распространенной сваркой взрывом, полученные деформацией слоистые композиты обладают более высокой точностью, качеством и стабильностью свойств, а также меньшим уровнем вредных растягивающих остаточных напряжений. Сдерживающим фактором развития производства слоистых композитов прокаткой и другими способами на основе обработки давлением является проблема получения прочного соединения их слоев [2]. На межслойной границе материалов при пластической деформации протекают сложные физико-химические процессы, поэтому определение режимов обработки давлением является трудоемкой задачей для каждого нового разрабатываемого композита. В результате разработка новых технологий неизбежно связана с большим объемом экспериментальной работы. На настоящий момент проведено большое количество исследований, посвященных изучению влияния различных факторов совместной прокатки на прочность соединения материалов [3–8]. Джамаати и Торогинежад [3], а также Ли с соавторами [4] представили достаточно подробные обзорные работы, описывающие влияние этих факторов на прочность соединения однородных и разнородных металлов при совместной прокатке. В частности, Джамаати и Торогинежад [3] описали влияние обжатий, отжига до и после прокатки, исходной толщины листов, скорости прокатки, направления прокатки, коэффициента трения и наличия упрочняющих частиц. В работе Ли с соавторами [4] рассмотрено влияние условий прокатки, в частности обжатия, параметров очага деформации, наличия загрязнений и толщины оксидной пленки на соединяемых поверхностях, метода подготовки поверхности, условий трения и постотжига. Обзорные [3, 4] и экспериментальные [9–17] работы показывают, что технология подготовки контактных поверхностей материалов относится к одному из наиболее значимых факторов, влияющих на процесс их соединения. Обработка поверхностей необходима для удаления частиц влаги, жира и загрязнений, а также для уменьшения толщин поверхностных оксидных пленок, препятствующих соединению материалов. Важно отметить, что в опубликованных работах до сих пор не приведены оптимальные параметры контактных поверхностей для соединения материалов, такие как средняя арифметическая шероховатость Ra, высота выступов H, средний шаг неровностей по вершинам S, длина волн выступов W и др. Например, в [9] наивысшая прочность соединения стали и алюминия получена для поверхностей с шероховатостью Ra = 5,8 мкм среди возможных вариантов шероховатости соединяемых поверхностей 1,7, 1,8, 1,9, 3,6, 4,2 и 5,8. Худший результат получен для поверхностей с шероховатостью 1,8 мкм. В [10] максимальная прочность соединения латуни и IF-стали получена при шероховатости контактных поверхностей 4,2 мкм среди шести вариантов шероховатости контактных поверхностей: 0,5, 1,7, 2,2, 2,9, 3,6 и 4,2 мкм. Худший результат наблюдается при шероховатости контактных поверхностей, равной 0,5 мкм. В работах, указанных выше, сделан вывод о том, что чем больше шероховатость контактных поверхностей, тем выше достигаемая прочность соединения материалов. Далее представлены работы, в которых этот вывод не подтверждается. В [11] лучшее качество соединения чистого алюминия и алюминиевого сплава AA2024 наблюдалось для соединяемых поверхностей с шероховатостью Ra менее 0,58 мкм из возможных вариантов 0,58, 0,13 и 0,03 мкм, полученных микроинжинирингом поверхностей, а также 0,05 и 0,25 мм, полученных макроинжинирингом. Худшее качество наблюдалось для поверхностей с шероховатостью Ra = 0,25 мм.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1