Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 4 2019 85 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Структура и свойства соединений медных компенсаторов, полученных по гибридной технологии с использованием сварки трением с перемешиванием Татьяна Калашникова 1, a , Кирилл Калашников 1, b, * , Михаил Шведов 2, с , Пётр Васильев 2, d 1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, г. Томск, 634055, Россия 2 Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, пр. Московский, д. 15, г. Чебоксары, 428015, Россия a https://orcid.org/0000-0002-0388-4011 , gelombang@ispms.tsc.ru , b https://orcid.org/0000-0002-0286-7156, kkn@ispms.tsc.ru , c https://orcid.org/0000-0002-5735-6134, shved1951@rambler.ru , d http://orcid.org/0000-0002-5147-6266, svarkacheb@yandex.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2019 Том 21 № 4 с. 85–93 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.4-85-93 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Для компенсации температурного расшире- ния, вибраций и вызванных ими опасных дефор- маций на силовых токоведущих проводниках используются специальные компенсаторы. При- ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.791.1:620.184:620.178.152. 341:620.172 История статьи : Поступила: 15 сентября 2019 Рецензирование: 14 октября 2019 Принята к печати: 15 октября 2019 Доступно онлайн: 15 декабря 2019 Ключевые слова : Сварка трением с перемешиванием Медный компенсатор Структура сварного шва Механические свойства Финансирование Работа выполнена в рамках Про- граммы фундаментальных научных исследований государственных ака- демий наук на 2013-2020 годы, на- правление III.23. АННОТАЦИЯ Введение. Для компенсации температурного расширения, вибраций и вызванных ими опасных дефор- маций на силовых токоведущих проводниках используются специальные медные компенсаторы. Примене- ние компенсаторов для токоведущих элементов позволяет повысить надежность, долговечность и безопас- ность эксплуатации силовых электротехнических устройств. Однако в настоящее время для изготовления компенсаторов используется технология ручной пайки, недостатками которой являются низкая произво- дительность, ограниченные размеры получаемых изделий, а также зависимость качества получаемой про- дукции от квалификации персонала. В связи с этим актуальной задачей является разработка новых пер- спективных методов получения медных компенсаторов. К таким методам можно отнести сварку трением с перемешиванием. Этот вид формирования неразъемных соединений прочно занял свою нишу в корабле- и автомобилестроении, производстве корпусов ракет и в других отраслях. Сварка трением с перемешивани- ем разрабатывалась в первую очередь для получения неразъемных соединений термически упрочняемых алюминиевых сплавов, однако используется и для сварки термически не упрочняемых алюминиевых спла- вов, титановых сплавов, сталей и меди. Теоретические и экспериментальные исследования процесса сварки трением с перемешиванием меди демонстрируют высокую способность данной технологии для получения неразъемных соединений из меди и ее сплавов. Целью настоящей работы стало выявление особенностей структуры и механических характеристик медных компенсаторов, произведенных методом сварки трением с перемешиванием. Результаты и обсуждения. Проведенные исследования показали, что при сварке трением с перемешиванием медной монолитной пластины и медных фольг, предварительно соединенных припоем в пакет, можно получить неразъемное соединение без образования нежелательных интерметаллидных соеди- нений. Припой замешивается в сварной шов послойно, при этом распределение припоя в зоне перемешива- ния неравномерно. Данные измерений микротвердости и элементного микроанализа показали, что отступа- ющая сторона шва содержит наибольшее количество ламелей замешанного припоя. Структура пакета фольг после сварки не претерпела изменений, благодаря чему электропроводность материала также не изменилась. Испытания на растяжение показали, что разрушение компенсатора происходит не по сварному шву, а по- следовательным разрывом медных фольг, что позволяет заранее идентифицировать поврежденный элемент. ______ *Адрес для переписки Калашников Кирилл Николаевич , м.н.с. Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, 634055, г. Томск, Россия Тел.: +7 (913) 883-69-62, e-mail: kkn@ispms.tsc.ru менение компенсаторов для токоведущих эле- ментов позволяет минимизировать вредное воз- действие на оборудование явлений, описанных выше, и тем самым повысить надежность, рабо- тоспособность, долговечность и безопасность эксплуатации силовых электротехнических устройств, снижая при этом вероятность сбоев и аварий. В связи с этим актуальной задачей яв- ляется разработка компенсаторов, обладающих низким электросопротивлением и способностью Для цитирования: Структура и свойства соединений медных компенсаторов, полученных по гибридной технологии с использованием сварки трением с перемешиванием / Т.А. Калашникова, К.Н. Калашников, М.А. Шведов, П. А . Васильев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 4. – С. 85–93.– DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.4-85-93.