OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 2 2024 7 TECHNOLOGY кое применение в аэрокосмической, оборонной, военной и автомобильной отраслях благодаря своей низкой плотности и высоким механическим свойствам. Это дисперсионно-твердеющий сплав с магнием, цинком и медью в качестве основных легирующих элементов. Из-за того, что при сварке плавлением при затвердевании образуются горячие трещины, для соединения алюминиевых сплавов предпочтительна сварка трением с перемешиванием (FSW) [1]. FSW-процесс предпочтителен для соединения трудносвариваемых однотипных и разнородных алюминиевых сплавов. Сварка трением с перемешиванием – это процесс соединения деталей в твердом состоянии, благодаря чему в сварном соединении снижаются искажения и остаточные напряжения. По сравнению с методами сварки плавлением FSW обеспечивает более качественные соединения. При реализации процесса сварки трением с перемешиванием специально разработанный вращающийся инструмент погружают в стык соединяемых деталей и перемещают вдоль их границы. Следовательно, разупрочненный материал вблизи инструмента переносится со стороны набегания на сторону отхода, образуя шов [2]. Для того чтобы при сварке трением выделялось большое количество тепла, требуются высокая направленная вниз сила и крутящий момент шпинделя. Выделяемое тепло разупрочняет материал, обеспечивая необходимое пластическое течение рядом с инструментом. Это приводит к увеличению объема сварочного оборудования и к большей нагрузке сваривания [3]. Профиль р абочего стержня при FSW подвергается более высоким нагрузкам во время сварки, что приводит к быстрой деградации инструмента и преждевременному выходу его из строя. Износ инструмента приводит также к ухудшению качества сварки, что, в свою очередь, влечет за собой увеличение производственных затрат. Кроме того, более высокая нагрузка сваривания при FSW ограничивает скорость сварки. Эти трудности можно решить, используя различные вторичные источники энергии во время FSW. Группа исследователей применила ультразвуковые колебания во время FSW. Сварка трением с перемешиванием при ультразвуковом воздействии (UVaFSW) способствует разупрочнению материала без существенного нагрева [4–6]. Лю и др. (Liu et al.) [7] обнаружили, что сварка трением с перемешиванием при ультразвуковом воздействии улучшает механические свойства соединения, качество сварного шва и тепловложение в локализованном участке. По данным Сюй и др. (Xu et al.) [8] пайка с применением ультразвуковых колебаний позволила получить соединение с меньшим размером зерна, что улучшило коррозионную стойкость и временное сопротивление разрушению (UTS). Лю и др. (Liu et al.) [9], исследуя UVaFSW алюминиевого сплава AA1060, обнаружили, что ультразвуковая энергия увеличивает скорость течения материала, объем деформируемого материала и скорость деформации. При аэрокосмическом, оборонно-промышленном и промышленном использовании ключевую роль играют прочность сварного соединения и отношение прочности сварного соединения к прочности основного металла, особенно это касается соединений из одинаковых и разнородных алюминиевых сплавов. Широко освещалось, что прочность сварного соединения и отношение прочности сварного соединения к прочности основного металла существенно улучшаются при использовании послесварочной обработки. В последние несколько лет исследователи сосредоточились на послесварочной обработке алюминиевых соединений. В литературе зачастую упоминаются дробеструйная и лазерная нагартовка в качестве послесварочной обработки, поскольку оба процесса вызывают остаточные сжимающие напряжения в сварном образце и улучшают усталостную долговечность, зернистую структуру и прочность на растяжение. На рис. 1, а, б показаны принципиальные схемы лазерной и дробеструйной обработки соответственно. Амуда и др. (Amuda et al.) [10] исследовали влияние криогенного охлаждения и добавления металлического порошка во время дуговой сварки неплавящимся вольфрамовым электродом в защитном газе пластины из стали AISI 430. Их исследование показало, что обе стратегии улучшают зеренную структуру. Однако при накоплении металлического порошка обнаружено значительное уменьшение зоны термического влияния (ЗТВ) – до 50 %, а криогенное охлаждение снижает ЗТВ до 36 %. С другой стороны, криогенное охлаждение привело к повышению
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1