Obrabotka Metallov 2021 Vol. 23 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 2 2021 108 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ в асимметрии процесса перемешивания матери - ала , нарушении адгезионного контакта , дисба - лансе скоростей сварки и вращения инструмен - та , недостаточном уплотнении материала в зоне сварки и др . На границе зоны перемешивания и зоны термомеханического влияния наблюдаются несплошности различной геометрии ( 2 , рис . 7). Аналогичные дефекты формируются в зоне перемешивания совместно с дефектами типа не - однородностей зеренной структуры ( 3 , рис . 7). В ряде областей зоны перемешивания дефекты в виде несплошностей формируются по грани - цам зерен ( 4 , рис . 7). Наиболее критическим дефектом структуры является дефект в виде канала с наступающей стороны соединения , который может быть частично заполнен мате - риалом зоны перемешивания ( 6 , рис . 7). Такие дефекты формируются из - за того , что в область за инструментом с наступающей стороны пла - стифицированный материал поступает в по - следнюю очередь . В сочетании с непрерывным смещением инструмента в направлении сварки и наличием уже имеющихся несплошностей в материале это приводит к постоянному дефи - циту пластифицированного металла в указан - ной области . Таким образом , образование в зоне переме - шивания с наступающей стороны крупноразмер - ного дефекта по типу канала свидетельствует о существенном отклонении параметров режима сварки , а наличие полости , заполненной матери - алом с высоким содержанием структурных не - сплошностей , говорит о занижении параметров режима . В результате образование структурных дефектов носит постоянный характер и сопрово - ждается формированием повторяющей контур стержня инструмента зоны термомеханического влияния с неоднородной деформацией материа - ла ( 5 , рис . 7). На рис . 8, а , б показана зона перемешивания участка сварного соединения с явно выражен - ными дефектами структуры . Указанные выше особенности структурообразования приводят к формированию зоны несплошностей структуры ( 1 , рис . 8), которая может быть разделена на две части и содержать крупные поры ( 1 , 1 ʹ и 5 , рис . 8). Потоки металла по контуру инструмента в обла - сти между дефектом и отступающей стороной (I, II, II ʹ , II  , рис . 8) формируют неоднородную структуру с « винтовым строением », состоящую из зон с различным направлением деформации материала , смыкающихся между собой . При рассмотрении участка сварного соедине - ния без явно выраженных дефектов структуры наблюдаются существенные отличия ( рис . 8, г ). В структуре соединения потоки металла (I–IV, рис . 8) воспроизводят контур инструмента и образуют систему параллельных зон деформа - ции материала . На наступающей стороне со - единения граница зон перемешивания и термо - механического влияния также повторяет форму инструмента ( 2 , рис . 8). С отступающей сторо - ны соединения форма границы зон перемеши - вания и термомеханического влияния близка к прямолинейной ( 3 , рис . 8). При оптимальных параметрах процесса CFSW в сварном соеди - нении происходит образование монолитного ядра со структурой , в литературе называемой “onion rings” ( концентрических и сходных по форме областей деформированного материала ), в противном же случае происходит формирова - ние отдельных разрозненных потоков металла [23]. В структуре рассматриваемого соединения четко прослеживаются области , сформирован - ные отдельными потоками металла , в каждой из которых можно выделить области с призна - ками “onion rings” ( рис . 8, д ). Такая структура свидетельствует о том , что в каждом отдельном потоке металла по контуру инструмента проис - ходят процессы , которые аналогичны процес - сам , возникающим в зоне перемешивания при CFSW. Как было указано ранее , формирование соединения сопровождается выдавливанием на его отступающей стороне фрагментированного материала из зоны перед инструментом в зону за инструментом . Если давление , оказываемое выдавливаемым материалом на материал за ин - струментом , определяет процесс формирования структуры , то его наибольшее влияние будет в области , где температура на момент локального процесса переноса материала является макси - мальной , т . е ., в центре потока ( так как условия отвода тепла в центре существенно более за - труднены , чем по краям ). В результате на каж - дом этапе локальный поток металла будет иметь форму , близкую к куполообразной . При этом в поперечном сечении результирующая структура будет иметь вид концентрических колец непра - вильной формы в отдельных потоках металла ( рис . 8, г , д ).