Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 2 2019 40 ТЕХНОЛОГИЯ Применение способа подвода ультразвукового воздействия и оценка его эффективности при сварке трением с перемешиванием алюминиевых сплавов Алексей Иванов а, * , Владимир Белобородов b , Владимир Красновейкин c , Валерий Рубцов d , Евгений Колубаев e Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, г. Томск, 634055, Россия а http://orcid.org/0000-0001-8959-8499, ivan@ispms.tsc.ru, b http://orcid.org/0000-0003-4609-1617, vabel@ispms.tsc.ru , c http://orcid.org/0000-0003-1405-0597, volodia74ms@yandex.ru , d https://orcid.org/0000-0003-0348-1869, rvy@ispms.ru e http://orcid.org/0000-0001-7288-3656, eak@ispms.tsc.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2019 Том 21 № 2 с. 40–52 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-40-52 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Сварка трением с перемешиванием являет- ся перспективным способом получения неразъ- емных соединений и может рассматриваться в качестве альтернативы традиционным способам ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.791.14:620.172.242 История статьи : Поступила: 18 марта 2019 Рецензирование: 17 апреля 2019 Принята к печати: 04 мая 2019 Доступно онлайн: 15 июня 2019 Ключевые слова : Сварка трением с перемешиванием Ультразвуковое воздействие Лазерная доплеровская виброме- трия Алюминиевый сплав Финансирование Работа выполнена в рамках Про- граммы фундаментальных научных исследований государственных ака- демий наук на 2013–2020 годы, на- правление III.23. АННОТАЦИЯ Введение. Технологические возможности сварки трением с перемешиванием имеют ограничения, связанные с образованием сварочных дефектов, изменением структуры материала и возникновением остаточных напряжений, что ухудшает эксплуатационные характеристики сварных соединений. Известным методом улучшения характеристик сварных соединений является приложение различными способами ультразвукового воздействия в процессе сварки. Однако применение таких способов либо требует сложного технологического оснащения, либо сопровождается значительными потерями мощности и затуханием ультразвуковых колебаний. Перспективным представляется приложение ультразвукового воздействия способом с жесткой фиксацией сонотрода на свариваемом материале, поскольку он не требует сложного технологическогооснащенияиобеспечиваетэффективнуюпередачуколебанийвзонуформированиясварного соединения. Целью работы является оценка эффективности ультразвукового воздействия, подводимого способом с жесткой фиксацией сонотрода, путем измерения интенсивности результирующих колебаний и анализа их влияния на прочностные характеристики сварных соединений, получаемых сваркой трением с перемешиванием. Результаты и обсуждение. При помощи лазерной доплеровской виброметрии проведено сравнение двух способов подвода ультразвуковых колебаний. Показано, что способ с жесткой фиксацией сонотрода является более эффективным в сравнении с контактным способом, поскольку при значительно меньшей подводимой мощности обеспечивает интенсивность воздействия колебаний в 2,5…4 раза выше на весь объем материала независимо от расстояния до места их приложения. Механические испытания образцов сварных соединений из сплава Д16Т, полученных сваркой трением с перемешиванием, продемонстрировали, что приложение ультразвуковых колебаний в процессе сварки приводит к повышению прочности на разрыв в соединениях на 10…13 %. При этом достигнутая максимальная прочность составляет 92 % от прочности основного металла. Кроме того, показано, что приложение ультразвуковых колебаний в процессе сварки соединений толщиной 2,5 и 5,0 мм привело к повышению прочности материала в зоне перемешивания, а для соединений толщиной 10,0 мм – к упрочнению в зоне термомеханического воздействия. Для цитирования: Применение способа подвода ультразвукового воздействия и оценка его эффективности при сварке трением с перемешиванием алюминиевых сплавов / А.Н. Иванов, В.А. Белобородов, В.А. Красновейкин, В.Е. Рубцов, Е.А. Колубаев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 2. – С. 40–52. – DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-40-52. ______ *Адрес для переписки Иванов Алексей Николаевич, м.н.с. Институт физики прочности и материаловедения СО РАН пр. Академический 2/4, г. Томск, 634055, Россия Тел.: 8 (382) 228–68–63, e–mail: ivan@ispms.tsc.ru сварки плавлением особенно применительно к алюминиевым сплавам [1, 2]. При оптималь- ном сочетании параметров сварочного режима такая сварка позволяет формировать неразъем- ные соединения, прочностные и усталостные характеристики которых приближаются к харак- теристикам основного металла [3]. Технологи- ческие возможности сварки имеют некоторые ограничения, связанные с образованием свароч- ных дефектов [4], изменением структуры мате- риала в зоне формирования сварного шва [5] и