Obrabotka Metallov. 2017 no. 4(77)

OBRABOTKAMETALLOV № 4 (77) 2017 23 MATERIAL SCIENCE с перемешиванием имеет вид несплошности на наступающей стороне шва и возникает предпо- ложительно вследствие чрезмерно высокой ско- рости движения инструмента относительно за- готовки, когда увлекаемый инструментом слой металла не успевает заполнять пространство позади этого инструмента. В пластинах боль- шей толщины этот дефект проявился наиболее масштабно: у образцов толщиной 5,0 мм дефект «wormhole» располагается вблизи поверхности, в то время как у образцов толщиной 8,0 мм де- фект распространился на значительную часть сечения образца (рис. 3), глубина залегания де- фекта составила 1800 и 2160 мкм соответствен- но. Протяженность дефекта заметно повлияла на показатель прочности сварного соединения, что следует из результатов испытаний образцов, сва- ренных по режимам 1 и 6, приведенных в табл. 2. Можно предположить, что при воздействии ди- намических нагрузок снижение прочности будет более заметным, поскольку в этих условиях де- фект будет активно играть роль концентратора напряжений. При снижении скорости подачи инструмента до 300…400 мм/мин дефект не об- наруживался, что отмечено и в работе [14]. Послойный металлографический анализ по- казал, что дефект расположен в ядре шва спра- ва по ходу движения инструмента на границе с основным материалом. Он представляет собой квазипериодическую пористую структуру с пе- риодом, близким к периоду кольцевой структуры на лицевой стороне шва (рис. 4, a , б ). Поры ори- ентированы вдоль линий пластического течения материала и представляют собой микропустоты неправильной формы. По данным фрактографи- ческого анализа поверхности разрушения видно, что прилегающий к дефекту материал разрушал- ся хрупко (рис. 4, в , г ). В образцах, сваренных по режимам 4 и 8 в условиях сочетания высокой скорости сварки и недостаточного усилия прижима вращающегося инструмента к свариваемому металлу, обнаружи- вался другой опасный тип дефекта — стыковая линия в прикорневой зоне сварного шва, замет- но снижающий эффективное сечение материа- ла в сварном шве, а следовательно, и прочность сварного соединения. Вышеописанный дефект, известный по ряду публикаций [15–20] под названием«LazyS», считается наиболее опасным из-за своей значительной протяженности по а Рис. 3. Месторасположение дефекта «wormhole» в поперечном сечении образца ( а ) и поверхности раз- рушения сварного шва: б – образец толщиной 5,0 мм; в – образец толщиной 8,0 мм Fig. 3. “Wormhole” defect location ( a ), welded joint fracture surfaces ( б – 5 mm thick sample, в – 8 mm thick sample) а б