Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 4 2020 114 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис . 3. Усилие сварки в процессе СТП : вдоль ( a ) и поперек ( б ) направления прокатки исходного материала Fig. 3. Welding force during FSW process: longitudinally ( a ) and transversely ( б ) to the direction of base metal rolling а б значениях моментов и усилий объясняется мень - шим размером зерна в поперечном направлении прокатки материала и , следовательно , меньшим значением усилий , требуемых для его деформи - рования . При сварке по режиму 2 усилие внедрения инструмента P было повышено до 10,0 кН , при этом внедрение инструмента происходило бы - стрее , поэтому снижения крутящего момента как при режиме 1 ( рис . 2, кривые 2 ) не наблюдалось . Величина моментов относительно режима 1 воз - росла на 5…15 %, при этом соотношение между значениями моментов при сварке вдоль и поперек направления прокатки сохранилось . Усилия свар - ки для режимов 1 и 2 сопоставимы между собой , а соотношение между значениями усилий при сварке вдоль и поперек направления прокатки сохранилось ( рис . 3, кривые 2 ). Повышение ве - личины момента связано с ростом сопротивле - ния материала заготовки воздействию плечевой части инструмента , а сохранение значений уси - лия сварки – с сохранением величины скорости перемещения инструмента . При сварке по режиму 3 повышение усилия внедрения P до 11,0 кН привело к увеличению сопротивления материала деформированию от вращения инструмента в начале сварки , что вы - ражается появлением характерного пика на гра - фиках моментов ( рис . 2, кривые 3 ). Повышение скорости сварки V до 300 мм / мин привело к ро - сту усилия сварки в начале процесса СТП . От - носительно режима 2 величины моментов воз - росли на величину до 10 %, а усилия сварки – на величину до 30 % ( рис . 3, кривые 3 ). Рост усилий сварки определяется увеличением ее скорости , при котором сопротивление материала переме - щению инструмента определяется условиями нагрева материала и практически не зависит от ориентации его структурного зерна относитель - но направления сварки . Это также подтвержда - ется различием в величинах моментов и усилий при сварке вдоль и поперек направления прокат - ки материала менее 5 %. Дальнейшее повышение усилия внедрения инструмента P до 12,0 кН при прочих неиз - менных параметрах ( режим 4) обеспечило рост крутящего момента в начале процесса сварки ( рис . 2, кривые 4 ), однако в дальнейшем не при - вело к существенным изменениям показателей крутящего момента и усилия сварки , значения которых сопоставимы со значениями режима 3 ( рис . 3, кривые 4 ). При сварке по режиму 5, несмотря на по - вышение усилия внедрения инструмента P до 13,0 кН , значения крутящего момента снизились на 5…10 % относительно значений при режиме 4 сварки ( рис . 2, кривые 5 ). Снижение момента обусловлено ростом частоты вращения инстру - мента ω до 900 об / мин , что в сочетании с повы - шением усилия внедрения повышает пластич - ность материала и скорость его деформирования инструментом . Значения усилий сварки уве - личились на величину 15…20 % относительно значений при режиме 4 ( рис . 3, кривые 5 ). Рост усилий сварки обусловлен повышением ее ско - рости V до 350 об / мин , при котором материал перед инструментом не разогревается до необ - ходимого состояния пластичности . При сварке