ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 54 ТЕХНОЛОГИЯ и при знакопеременных нагрузках. Возможность создания сварных конструкций из титановых сплавов позволит существенно расширить технологические возможности производства изделий транспортного и аэрокосмического назначения, чем объясняется актуальность исследований в данном направлении. Однако широко применяемые методы сварки плавлением, такие как лазерная, электронно-лучевая сварка, сварка в защитных газах приводят к формированию пористости, растрескиванию, снижению коррозионной стойкости материала сварного соединения [1–3]. На сегодняшний день интенсивно ведутся исследования по сварке трением с перемешиванием (СТП) титановых сплавов, которая снижает факторы, формирующие дефекты сварного соединения и связанные с нагревом свариваемого материала до температуры плавления [4]. Ключевыми проблемами, возникающими в процессе СТП, являются оптимизация параметров сварки для получения бездефектных соединений с минимальной деградацией свойств, а также выбор инструментального материала, обеспечивающего минимизацию износа и высокую стойкость сварочного инструмента [5, 6]. Оптимизация параметров сварочного процесса титановых сплавов направлена на исследования влияния каждого из параметров, в основном скорости сварки и частоты вращения инструмента на прочностные свойства получаемых сварных соединений [7–9]. Кроме того, интенсивно исследуются процессы формирования структуры сварного соединения в результате термомеханического воздействия сварки [10–11]. Установлено, что в результате термомеханического воздействия сварки возникают синхронизированные процессы возврата и динамической рекристаллизации, приводящие к перераспределению α- и β-фаз, которое вносит значительный вклад в прочностные свойства получаемого неразъемного соединения [12–14]. При этом влиянию осевого усилия, определяющего степень деформации материала в условиях кручения под давлением, уделено гораздо меньше внимания. В качестве инструментальных материалов для сварки титановых сплавов используются сплавы на основе молибдена, вольфрама, тантала, ниобия, кобальта, различные виды карбидов [15]. Широко используются инструменты на основе вольфрамрениевых сплавов, поскольку такие сплавы характеризуются высокой температурой рабочего процесса [16, 17]. Неплохую стойкость при сварке титановых сплавов показывают инструменты из вольфрамлантановых и кобальтовых сплавов [18, 19]. Широко распространено использование инструментов из карбида вольфрама [20, 21]. Однако несмотря на их достоинства, себестоимость изготовления таких инструментов достаточно высока и сложна технологически. Кроме того, возможно загрязнение свариваемого материала частицами износа инструмента, что негативно сказывается на свойствах неразъемных соединений. Все это требует поиска новых инструментальных материалов для сварки титановых сплавов. В этом качестве перспективным представляется жаропрочный сплав на основе никеля ЖС6У, который зарекомендовал себя при сварке высокопластичных (ВТ1-0, ОТ4-1) и среднепрочных (ВТ6) титановых сплавов [22, 23]. Таким образом, целью настоящей работы является исследование влияния осевого усилия на инструменте в процессе сварки трением с перемешиванием с использованием инструмента из жаропрочного сплава ЖС6У на прочностные свойства высокопрочного титанового сплава ВТ14. Методика исследований Сварка трением с перемешиванием выполнялась на специализированном экспериментальном оборудовании в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН. В качестве заготовок использовали листовой прокат титанового сплава ВТ14 толщиной 2,5 мм с химическим составом, указанным в табл. 1. При сварке использовался инструмент, изготовленный из жаропрочного сплава на основе никеля ЖС6У, химический состав сплава указан в табл. 2. Для предотвращения интенсивного окисления титанового сплава в результате термомеханического воздействия инструмента сварку проводили в защитной атмосфере струи аргона, подаваемого под давлением через сопло в зону сварки. Для повышения стойкости инструмента в его внутреннюю полость производилась подача и отвод охлаждающей жидкости. Схема процесса сварки трением с перемешиванием представлена на рис. 1.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1