Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 4 2019 86 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ работать в условиях вибраций, больших темпе- ратурных перепадов и механических деформа- ций. К таким устройствам относятся компен- саторы, выполненные из меди и конструктивно состоящие из двух контактных пластин, соеди- ненных пакетом фольги. В настоящее время для изготовления компен- саторов используется технология ручной пайки. Недостатками данной технологии является низ- кая производительность, ограниченные размеры получаемых изделий, а также зависимость каче- ства получаемой продукции от квалификации персонала. В связи с этим актуальной задачей становится поиск и разработка новых методов получения электротехнических изделий, в том числе компенсаторов. Наиболее перспективной усовершенствованной технологией получения медных компенсаторов при помощи соединения контактных пластин с пакетом медной фольги служит метод сварки трением с перемешивани- ем (СТП). СТП является технологией формирования неразъемных соединений материалов, отлича- ющейся от традиционных методов сварки энер- гоэффективностью и универсальностью. Основ- ной принцип получения подобных неразъемных соединений заключается в следующем. Специ- альный инструмент, вращаясь, погружается в стык двух жестко закрепленных заготовок таким образом, чтобы плечи инструмента были при- жаты к поверхности свариваемых пластин с по- стоянной нагрузкой. Перемещаясь вдоль линии стыка, инструмент формирует сварное соедине- ние благодаря пластификации материала и его переносу за счет адгезионного взаимодействия [1–3]. Качество получаемых соединений на- прямую зависит от параметров режима сварки, включающих в себя скорость вращения инстру- мента, скорость сварки, глубину погружения инструмента в стык заготовок, угол наклона, а также геометрию инструмента. Неправильно по- добранные режимы могут привести к образова- нию ряда дефектов, которые влияют на структу- ру и прочность сварного соединения [4–9]. Это обусловлено тем, что комбинация параметров сварки определяет температуру процесса, кото- рая, в свою очередь, оказывает прямое влияние на процессы динамической рекристаллизации и адгезионно-диффузионного взаимодействия инструмента со свариваемым материалом. В со- временной литературе имеется множество пу- бликаций, посвященных сварке различных мате- риалов методом СТП. Наиболее исследованным направлением является сварка алюминиевых сплавов, в первую очередь термически упроч- няемых [10–12]. Это связано с тем, что данный класс материалов не поддается сварке традици- онными методами плавления [13]. Кроме того, известны работы по сварке и обработке трением с перемешиванием сталей, титановых сплавов и меди [14–19]. Теоретические и эксперименталь- ные исследования процесса сварки трением с перемешиванием меди демонстрируют высокую способность данной технологии для получения неразъемных соединений из меди и ее сплавов. Таким образом, применение сварки трением с перемешиванием для получения медных ком- пенсаторов может стать перспективным направ- лением в электротехнической отрасли, которое позволит повысить скорость получения изделий и улучшить их качество. Цель настоящей рабо- ты – выявление особенностей структуры и меха- нических характеристик медных компенсаторов, произведенных методом СТП. Методика исследований Исследуемый в данной работе медный ком- пенсатор был получен по усовершенствованной технологии в два этапа – пайкой пакета медной фольги и последующим привариванием к нему контактных пластин (рис. 1) с использованием СТП в два прохода с каждой стороны (рис. 2). Сварку компенсаторов проводили с использо- ванием дополнительных накладных медных пластин толщиной 1,0 мм. Наибольшая толщи- на сборки полученного медного компенсатора с учетом дополнительных накладных медных пла- стин составляет 8 мм. В центре находится пакет из 34 медных фольг, а по краям – контактные пластины. Перед сваркой пакет фольг с торцов паяли припоем L-Ag2P (состав: фосфор – 6,2 %, серебро – 2,0 %, остальное медь), который не- обходим для подготовки пакета фольг (лент) и позволяет создать непрерывный контакт. Пре- дельная эксплуатационная температура припоя L-Ag2P составляет 710 ºС. Для проведения структурных исследований и измерений микротвердости изготавливали специальные образцы. В поперечном сечении