Sizova O.V. et al. 2017 no. 4(77)

OBRABOTKAMETALLOV № 4 (77) 2017 19 MATERIAL SCIENCE Влияние основных параметров процесса сварки трением с перемешиванием на дефектность структуры сварного соединения Ольга Сизова а ,* , Александр Колубаев b , Евгений Колубаев 1, c , Анастасия Заикина d , Валерий Рубцов e Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический 2/4, г. Томск, 634055, Россия a http://orcid.org/0000-0001-9177-6602 , ovs@ispms.ru , b http://orcid.org/0000-0002-2839-5249 , kav@ispms.tsc.ru , c http://orcid.org/0000-0001-7288-3656 , eak@ispms.tsc.ru , d http://orcid.org/0000-0001-8507-3417 , aaz@ispms.tsc.ru , e Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2017 № 4(77) с. 19–29 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2017-4-19-29 ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 669.71 ׳ 721::621.791.14 История статьи: Поступила: 26 сентября 2017 Рецензирование: 11 октября 2017 Принята к печати: 25 октября 2017 Доступно онлайн: 15 декабря 2017 Ключевые слова: Сварка трением с перемешиванием Алюминиевый сплав Дефекты структуры Статическое растяжение Разрушение Финансирование: Работа выполнена в рамках Про- граммы фундаментальных иссле- дований государственных академий наук на 2013–2020 годы АННОТАЦИЯ Цель: выявление особенностей разрушения сварных соединений алюминиево-магниевого сплава с де- фектной структурой, выполненных способом сварки трением с перемешиванием. В работе представлены результаты анализа разновидностей структурных дефектов сварного шва и их влияние на прочность свар- ных соединений при статическом растяжении. Приведен краткий обзор основных причин возникновения несплошностей структуры сварного соединения, дана оценка влияния основных параметров температур- ного режима в зоне сварки на получение качественного шва. На основании данных фрактографического анализа поверхности разрушения образцов сварных соединений и послойного металлографического анализа материала в зоне дефекта описаны виды характерных дефектов и обсуждается природа их возникновения. Полученные результаты указывают на определяющую роль характера пластического течения материала в зоне движущегося инструмента в формировании структуры и свойств сварного соединения и могут быть учтены при выборе режимов сварки трением с перемешиванием и контроле качества сварных соединений. Методы: экспериментальные исследования проводились на лабораторной установке для сварки способом трения с перемешиванием, изготовленной в ИФПМ СО РАН. Испытания на статическое растяжение были выполнены с помощью разрывной машины типа УТС110М-100. Структурные исследования проводили ме- тодами оптической и растровой микроскопии с использованием электронного сканирующего микроскопа MiniSEM. Результаты и обсуждение. На примере пластин сплава АМг5М разной толщины показано вли- яние основных параметров технологического процесса сварки на качество сварных соединений. Показано, что режим сварки обусловливает вид и размер образующихся дефектов, механическую прочность и характер разрушения сварных соединений. По данным сравнительного анализа топографии излома образцов после растяжения установлено, что в зоне дефекта имеется переход материала от вязкого характера разрушения к хрупкому. Выявлены особенности формирования дефектной структуры сварного шва при варьировании величиной тепловложения при сварке. Показано, что не толщина свариваемых пластин оказывает влияние на тип образующегося дефекта, а количество тепла, вводимое в зону сварки. На основании полученных резуль- татов фрактографического анализа поверхности разрушения образцов сварных соединений и послойного металлографического анализа материала в зоне дефекта описаны виды характерных дефектов и обсуждается природа их возникновения. Для цитирования: Влияние основных параметров процесса сварки трением с перемешиванием на дефектность структуры сварного соединения / О.В. Сизова, А.В. Колубаев, Е.А. Колубаев, А.А. Заикина, В.Е. Рубцов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2017. – № 4 (77). – С. 19–29. – doi: 10.17212/1994-6309-2017-4-19-29. ______ *Адрес для переписки Сизова Ольга Владимировна, д.т.н, профессор Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук пр. Академический, 2/4, 634055, г. Томск, Россия Тел.: 8 (382) 228-69-70, e-mail: ovs@ispms.ru Введение Сварка трением с перемешиванием, успеш- но применяемая для соединения различных ме- таллов и сплавов, наибольшее распространение получила при сварке конструкций из алюминия и его сплавов. С начала появления технологии сварки трением с перемешиванием и до настоя- щего времени большое количество зарубежных и отечественных исследований посвящалось главным образом изучению механизма форми- рования структуры шва. В этом направлении достигнуты большие успехи. Результаты иссле- дований, посвященных описанию своеобразной структуры и механических свойств сварного Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov http://orcid.org/0000-0003-0348-1869 , rvy@ispms.tsc.ru