Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 4

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 4 2020 125 MATERIAL SCIENCE Введение Известно , что алюминиевые сплавы широ - ко используются для изготовления конструкций различного назначения , особенно в авиацион - ной промышленности . Конструкционные детали из алюминиевых сплавов можно сваривать , ис - пользуя традиционную сварку плавлением . Од - нако обычная сварка плавлением приводит к воз - никновению многочисленных дефектов , таких как пористость , горячее растрескивание и т . д . [1]. Сварка трением с перемешиванием ( СТП ) как метод соединения алюминиевых сплавов в твердом состоянии имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционной сваркой плавлением . Поскольку температура , создаваемая в процессе СТП , ниже , чем температура плавления свари - ваемых материалов , то некоторые дефекты , та - кие как пористость , хрупкие междендритные и эвтектические фазы , образующиеся во время за - твердевания , могут быть устранены [2–5]. Соот - ветственно технология СТП привлекательна для современной промышленности своей высоко - производительностью и возможностью широко - го применения . Процесс СТП также использует - ся для сборки разнородных материалов , которые становятся все более востребованными в про - мышленности из - за ряда технических и эконо - мических преимуществ [6–8]. Согласно данным литературы , большинство предыдущих исследований по СТП сосредото - чено на влиянии параметров процесса , таких как геометрия инструмента , скорость враще - ния , скорость сварки , угол наклона инструмента [9–13], основные материалы и их расположение на наступающей или отступающей стороне [14– 17], толщина основного материала [18]. Совсем мало данных о влиянии направления проката алюминиевых сплавов на структуру и механиче - ские свойства сварных соединений . Например , в работе [19] авторы исследовали три типа комби - наций сварных швов в зависимости от направ - ления соединяемого материала : « вдоль - вдоль », « вдоль - поперек », « поперек - поперек ». Показано , что прочность и пластичность сварных соедине - ний AA6111-T4 толщиной 1,5 мм можно немно - го улучшить с помощью комбинированного типа « вдоль - поперек ». Однако авторы отмечают , что в реальных условиях работы , когда на сварные соединения действуют силы с разных сторон , значения механических свойств для данной ком - бинации могут существенно различаться , поэто - му необходимы дополнительные исследования . В работе [20] авторы исследовали влия - ние направления соединяемого материала на микроструктуру и механические свойства раз - нородных сварных соединений (AA2024-T351 и AA7075-T651) в процессе СТП . Прокат AA2024-T351 и AA7075-T651 соединяли с по - мощью шести различных комбинаций направле - ний проката : « вдоль - вдоль », « поперек - поперек », « вдоль - поперек », «45°-45°», «45°- вдоль », « попе - рек -45°». Показано , что комбинация «45°- вдоль » приводит к ухудшению механических свойств при испытаниях на растяжение , в то время как качественные соединения могут быть достигну - ты с помощью других пяти типов комбинаций [20]. Установлено , что максимальный предел прочности на разрыв составляет 445,6 МПа для соединения « вдоль - поперек » в результате оп - тимального количества подводимого тепла и достаточного потока материала [20]. Таким об - разом , различные комбинации направления про - ката исходного материала существенно влияют на микроструктуру и свойства сварных соеди - нений . Но в данной работе не отмечено , при ка - ких технологических параметрах процесса СТП проводили исследования . На основании анализа литературы можно сделать вывод о том , что исследований совмест - ного влияния направления проката на струк - турные и прочностные свойства алюминиевых сплавов недостаточно . Кроме того , отсутствуют данные о влиянии технологических параметров на сварные соединения , полученные при различ - ных комбинациях направления проката алюми - ниевых сплавов . Поэтому в настоящей работе исследовалось совместное влияние направле - ния проката АМг 5 и осевого усилия на свароч - ном инструменте в процессе СТП на структуру и свойства сварных соединений . Методика исследований В работе исследованы сварные соединения деформируемого алюминиевого сплава АМг 5. С использованием рентгенофлуоресцентного спектрометра Niton 3xlt Goldd+ был исследо - ван химический состав сплава : Mg 5,4 вес . %; Mn 0,4 вес . %; Fe 0,4 вес . %; Si 0,2 вес . %;