ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 3 2025 14 ТЕХНОЛОГИЯ электрического сопротивления за счет более плотного контакта между свариваемыми листами и разрушения поверхностных неровностей. Эффективность поглощения энергии и скорость роста зоны сплавления зависят от геометрических размеров свариваемых деталей [10–15]. Однако классические исследования RSW [1, 2] зачастую не учитывали влияние данного фактора, а большинство систем управления RSW оптимизированы для сварки деталей с одинаковыми размерами. Многие исследователи [1–12] стремятся к оптимизации параметров RSW для достижения стабильного процесса и получения сварных соединений с заданными характеристиками. Подчеркивается значительное влияние сварочного тока и длительности сварки на качество точечных сварных соединений. Авторы [1–5] выделяют сварочный ток, длительность сварки и прижимающее усилие как основные параметры процесса RSW. Для достижения оптимального диаметра литого ядра сварного соединения рекомендуются повышенные значения сварочного тока и длительности сварки [1–3]. В то же время другие исследования демонстрируют прямую корреляцию диаметра литой зоны со сварочным током и длительностью сварки, а также обратную корреляцию с прижимающим усилием [5–8]. Морфология сварного соединения, полученного методом контактной точечной сварки, для соединений «металл – металл» характеризуется наличием трех характерных зон: зоны сплавления (ЗС), зоны термического влияния (ЗТВ) и основного металла (ОМ) (рис. 3). Зона сплавления представляет собой литое ядро сварного соединения, формирующееся в результате плавления и последующей кристаллизации свариваемых металлов. Зона термического влияния – это область, которая не подвергается плавлению, но претерпевает изменения микроструктуры под воздействием тепла, поступающего из зоны сплавления. Микроструктурный анализ образцов, полученных в данной работе, также выявил наличие трех характерных зон: зоны сплавления, зоны термического влияния и основного металла (рис. 3). Установлены существенные различия в микроструктуре каждой из этих зон. Зона сплавления и зона термического влияния характеризуются формированием столбчатых дендритов, ориентированных в определенном направлении. Образование пор в литой структуре связывают с загрязнением поверхности и возможным насыщением металла водородом. Отсутствие пор в литой зоне в данном исследовании свидетельствует о достаточном тепловложении для обеспечения качественного плавления основного металла и формирования прочного соединения. Сравнение микроструктуры зоны термического влияния и зоны сплавления показывает, что на границе сплавления формируются более крупные зерна столбчатых дендритов. Образование столбчатых дендритов в обеих зонах обусловлено высокой скоростью затвердевания (R) и высоким температурным градиентом (G) между расплавленным металлом (около 600 °C) и основным металлом (при комнатной температуре). В этих условиях не выполняется условие переохлаждения, необходимое для реализации механизма кристаллизации с плоской границей раздела «твердое тело – жидкость» [1–7], т. е. отношение G/R оказывается недостаточным для подавления дендритного роста. Меньший размер столбчатых дендритов в зоне сплавления связан с более высокой скоростью охлаждения (т. е. более высокой скоростью затвердевания), обусловленной высокой теплопроводностью алюминиевого сплава (120…180 Вт/мК) [1, 5, 9, 12–15]. Скорость охлаждения уменьшается от зоны сплавления к зоне термического влияния и основному металлу, который действует как теплоотвод. Это связано с тем, что теплопроводность является основным фактором, определяющим скорость охлаждения. Вследствие этого значение G×R в ЗТВ ниже по сравнению с ЗС, что приводит к формированию более крупных зерен. Размер и форма зоны сплавления служат одними из ключевых критериев оценки качества RSW-соединения (рис. 3, а) [1, 2, 5, 16–19]. В данном исследовании диаметр зоны сплавления (DЗС) варьировался от 1,33 до 7,61 мм. Каждое значение представляет собой среднее арифметическое по результатам не менее трех измерений. Диаметр зоны сплавления, превышающий 7 мм, рассматривается рядом авторов [1, 2] как критический с точки зрения влияния на прочностные характеристики соединения. Увеличение размера зоны сплавления обусловлено высоким тепловложением при используемых режимах сварки. Прочность на сдвиг при растяжении – еще один важный критерий для оценки качества кон-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1