Obrabotka Metallov 2014 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (64) 2014 15 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ рованный тепловыделением металл за счет сил трения перемешивается в результате вращения инструмента. В процессе поступательного пере- мещения инструмента по стыку свариваемых поверхностей происходит массоперенос метал- ла с формированием сварного шва. Микрострук- тура сварного соединения имеет свои особен- ности, обусловленные спецификой протекания процесса пластического течения материала [4]. Несмотря на большое количество работ, посвя- щенных изучению структуры и свойств свар- ных соединений различных металлов и сплавов, полученных способом сварки трения с пере- мешиванием, однозначного мнения о механиз- мах формирования структуры сварного шва не существует. Из многочисленных зарубежных и отечественных публикаций известно только то, что в центре сварного шва (ядре) формируются ультрамелкодисперсные зерна, образование ко- торых, по мнению некоторых исследователей, является результатом динамической рекристал- лизации [5–7] или собирательной динамической полигонизации [8]. Слоистая структура этой части сварного шва получила название «onion ring», или «луковичная структура», из-за харак- терного кольцеобразного строения [9, 10]. Зона термомеханического влияния является проме- жуточной между зоной термического влияния и ядром и представляет собой переход от одного типа структуры к другому – от зеренной тек- стурированной структуры основного металла к слоистой структуре центральной части сварного шва. Здесь, как показано в работе [11], возни- кает неустойчивость, подобная неустойчивости Гельмгольца в вязких жидкостях, которая может сопровождаться вихреобразным (турбулентным) течением металла. Поэтому на границе зон, где имеет место разрыв скорости пластического те- чения, наиболее вероятно появление дефектов сварного соединения вследствие несовместно- сти деформации двух объемов материала [12]. На особенности формирования микроструктуры сварного шва непосредственное влияние должны оказывать и ком- бинации температурно-деформа- ционных условий процесса, ре- ализующихся при сварке листов материала различной толщины, так как именно они влияют на ве- личину тепловложения, а значит, и на реализа- цию того или иного механизма структурообразо- вания. Изучение этого влияния, как справедливо подчеркивается во многих публикациях, явля- ется в настоящее время важнейшей задачей, от решения которой зависит успех широкого вне- дрения в промышленность этой перспективной технологии. Целью работы является сравнительное ис- следование структуры сварных соединений ли- стов алюминиево-магниевого сплава различной толщины, полученных способом сварки трением с перемешиванием, и изучение особенностей их разрушения при статическом растяжении. Материал и методы исследований Исследования проводили на пластинах алю- миниево-магниевого сплава АМг5М толщиной 5,0 и 35,0 мм. В задачи данного исследования не входило рассмотрение влияния параметров процесса сварки и определение численных по- казателей прочности материала сварного соеди- нения, поэтому полученные результаты пред- ставляют собой анализ качественного сравнения микроструктуры с целью установления области наибольших концентраций напряжений, при- водящих к разрушению образца. Образцы для испытаний на растяжение были изготовлены согласно требованиям ГОСТ 6996. Шлифы для металлографических исследований представля- ли собой образцы в виде параллелепипеда дли- ной 20...22 мм (на 2...4 мм больше ширины свар- ного шва), шириной 5...7 мм и высотой, равной толщине свариваемых пластин (рис. 1). Вырезка образцов производилась электрической диско- вой пилой, что позволило обеспечить минималь- ный нагрев образца в процессе резки. Метал- лографический анализ зоны реза показал, что толщина пластически деформированной зоны Рис. 1. Схема вырезки образцов для металлографических исследований