Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 3 2019 72 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Введение Сварка трением с перемешиванием (СТП) – это хорошо зарекомендованная, высокоэффек- тивная сварочная технология, дающая возмож- ность производить высококачественные швы с Особенности формирования сварного соединения сплава ВТ1-0 сваркой трением с перемешиванием с использованием температуростойких инструментов Алихан Амиров а, * , Вероника Утяганова b , Владимир Белобородов c , Александр Елисеев d Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, г. Томск, 634055, Россия а https://orcid.org/0000-0002 - 5143-8235, amirov@ispms.tsc.ru, b https://orcid.org/0000-0002-2303-8015, veronika_ru@ispms.tsc.ru, c https://orcid.org/0000-0003-4609-1617, vabel@ispms.tsc.ru , d https://orcid.org/0000-0001-5273-9729, alan@ispms.tsc.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2019 Том 21 № 3 с. 72–82 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.3-72-82 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.791.14 История статьи : Поступила: 17 мая 2019 Рецензирование: 17 июня 2019 Принята к печати: 05 июля 2019 Доступно онлайн: 15 сентября 2019 Ключевые слова : Сварка трением с перемешиванием Титановый сплав ВТ1-0 Микроструктура Сварочный инструмент Износ инструмента Фрактография Финансирование Работы выполнены в рамках Про- граммы фундаментальных научных исследований государственных ака- демий наук на 2013–2020 годы, на- правление III.23. АННОТАЦИЯ Введение. Технологический процесс изготовления изделий из титана зачастую осложняется низким качеством сварных соединений при операциях электродуговой или газопламенной сварки из-за больших остаточных напряжений и деформаций. Примером успешного разрешения указанной проблемы является разработка и внедрение таких высокотехнологичных процессов стыкового соединения металлов, как свар- ка трением с перемешиванием, которая не относится к методам соединения плавлением. Сварка трением с перемешиванием как передовая технология применяется для получения соединений «мягких» металличе- ских материалов, например алюминий. Для «твердых» металлических материалов работа по сварке трением с перемешиванием была ограничена из-за высоких требований к сварочному инструменту. Целью работы является исследование возможности применения инструментов, изготовленных из диборида циркония с до- бавками карбида кремния и карбида вольфрама в кобальтовой связке при сварке трением с перемешиванием титанового сплава ВТ1-0, а также изучение формирования сварного шва, полученного в защитной атмосфере аргона с целью предотвращения окисления в приповерхностных слоях и изменения термического воздей- ствия на материал. Результаты и обсуждение. На основании данных оптической и сканирующей электрон- ной микроскопии показано, что структура сварного шва является типичной для такого вида сварки (гради- ентной), состоящей из зоны термомеханического воздействия и зоны перемешивания с фрагментированной структурой. При варьировании параметров сварки было показано, что на дефектность сварного шва в боль- шей степени влияет скорость сварки, что обусловлено существенным различием в термическом воздействии на материал. Использование при сварке трением с перемешиванием титанового сплава защитной атмосферы аргона изменяет структуру металла в зоне фрикционного разогрева и устраняет крупные несплошности, образующиеся без защитной атмосферы аргона при низкой скорости сварки, кроме того, при его использо- вании отсутствует окисление титана, которое происходит в процессе сварки. Экспериментальные данные показывают, что использование инструмента из диборида циркония с добавками карбида кремния в качестве материала для инструмента сварки трением с перемешиванием может приводить к избыточному появлению инородных включений в зоне перемешивания, связанных с хрупким разрушением инструмента, что не на- блюдается при использовании инструмента, изготовленного из карбида вольфрама. Для цитирования: Особенности формирования сварного соединения сплава ВТ1-0 сваркой трением с перемешиванием с использованием температуростойких инструментов / А.И. Амиров, В.Р. Утяганова, В.А. Белобородов, А.А. Елисеев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 3. – С. 72–82. – DOI:10.17212/1994-6309-2019-21.3-72-82. ______ *Адрес для переписки Амиров Алихан Ильнурович, аспирант Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, 634055, г. Томск, Россия Тел.: +7 (382) 249–11–60 , e–mail: amirov@ispms.ru превосходными эксплуатационными свойства- ми, благодаря чему она имеет высокий инду- стриальный потенциал. Однако из-за высоких требований к сварочному инструменту сварка трением с перемешиванием является относи- тельно сложной, и до недавнего времени работа в этой области была недостаточной [1, 2]. Тем не менее продвижение технологий производства инструмента в последние несколько лет привело к росту интереса к сварке трением с перемеши- ванием титана. С учетом суровых рабочих усло-