ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 4 2023 106 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Введение Сварка трением с перемешиванием, которая была изобретена Уэйном Томасом в компании TWI в 1991 году, хорошо подходит для соединения металлов в твердом состоянии [1, 2]. Алюминиевые сплавы часто применяются в авиационной и автомобильной промышленности, железнодорожном транспорте и при строительстве мостов из-за высокого соотношения прочности и веса, а также коррозионной стойкости [2]. По сравнению с традиционными способами сварки, при сварке трением с перемешиванием материал подвергается интенсивной пластической деформации, в результате чего образуется зона перемешивания с очень мелкими рекристаллизованными зернами [3], называемая зоной динамической рекристаллизации [4–6]. Плавления и повторной кристаллизации не происходит, поэтому материалы соединяются в твердом состоянии. Сварка трением с перемешиванием также характеризуется низким потреблением энергии [7]. Сварка трением с перемешиванием (СТП) имеет особое значение для соединения алюминиевых и магниевых сплавов, поскольку она может значительно уменьшить такие дефекты, как растрескивание при затвердевании, пористость и деформации, которые обычно наблюдаются при сварке плавлением. Эти технологические возможности СТП сделали ее очень практичной для соединения некоторых сплавов. Взаимодействие нижней поверхности инструмента и поверхности наконечника с обрабатываемым материалом приводит к образованию достаточного количества тепла в результате трения, необходимого для приведения материала в мягкое состояние без плавления [8, 9]. Таким образом, поверхность наконечника инструмента играет решающую роль в создании тепла, выделяющегося при трении, течении материала и пластической деформации. Смещение инструмента также является критическим фактором, определяющим выделение тепла при трении наконечника инструмента о материал [10], поэтому оно определяет теплофизические свойства в зоне сварки [11, 12]. Качество соединений зависит от правильного выбора параметров процесса СТП [13, 14]. Как показывает практика, в некоторых исследованиях основное внимание уделяется сварке трением с перемешиванием горяче- и холоднодеформированных алюминиевых сплавов [15] с использованием некоторых специально разработанных инструментов [16], имеющих различные формы наконечников: шестиугольные, пятиугольные и квадратные [17]. Некоторые недавние исследования показали, что СТП способна соединять как одинаковые, так и разнородные алюминиевые сплавы [18–21]. Стыковые соединения при сварке трением с перемешиванием очень распространены в отличие от соединений алюминиевых сплавов внахлестку, которые изучали лишь некоторые исследователи [22, 23]. Дэвидсон и др. [24] исследовали характеристики прочности на растяжение СТП-соединений из алюминия AA8011 при различных параметрах процесса и пришли к выводу, что соединения, полученные при скорости перемещения инструмента 45 мм/мин, скорости вращения инструмента 1400 об/мин и осевом усилии 2,15 кН имеют лучшую прочность на растяжение по сравнению с другими соединениями. Палани и др. [25] получили разнородное СТП-соединение и сосредоточили внимание на влиянии переменных процесса и конструкции инструмента на качество соединений. Таким образом, в этой работе была предпринята попытка определить влияние трех различных профилей наконечников (квадратного, пятиугольного и шестиугольного) и комбинации скорости вращения и перемещения инструмента на свойства СТПсоединений разнородных алюминиевых сплавов AA6061-T6 и AA8011 при растяжении. Применяя СТП, Элангован и Баласубраманиан [26–28] исследовали характеристики пяти наконечников с различной геометрией: в форме цилиндра с резьбой, усеченного конуса, треугольника, квадрата и прямого цилиндра – из алюминиевого сплава AA2219. Хотя предыдущие исследования показали, что геометрия [29–31] или форма [32] наконечников инструмента и скорость сварки влияют на повышение прочности, связь между низкой скоростью сварки и геометрией наконечника инструмента еще не установлена. Таким образом, в настоящем исследовании алюминиевый сплав AA8011 подвергался сварке трением с перемешиванием при низкой скорости сварки с различным профилем наконечника, а влияние на качество соединения оценивалось с точки зрения твердости и прочности соединения.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1