Досліджено вплив параметрів з'єднання на властивості маловуглецевих сталей, зварених тертям. Задля цієї мети низьковуглецеву сталь зварено до сталі AISI 1040 зварюванням тертям. Визначено механічні властивості й зміну у твердості зварених інтерфейсів, що є корельованим до особливостей мікроструктури. Визначено відповідні параметри зварювання тертям для зібраного матеріалу.

Визначено ефективний термодинамічний цикл зварювання тертям різнорідних матеріалів, які вступають у хімічну взаємодію під час нагріву. Розроблено технологію зварювання тертям алюмінію та його сплавів зі сталлю та міддю. Експериментально встановлено, що під час зварювання алюмінію зі сталлю та міддю внаслідок зміщення поверхні тертя в алюмінієву заготовку утворюються дві межі поділу та ускладнюється витиснення з зони зварювання інтерметалідного прошарку. Показано, що деформаційний вплив значно інтенсифікує дифузійні процеси в зоні контакту, тому умови мінімізації інтерметалідного прошарку визначаються часом стадії нагріву, величиною та швидкістю деформації під час проковки. Встановлено, що у даному процесі, який здійснюється на стадії гальмування обертання, забезпечується інтенсифікація деформації зсуву на поверхні початкового контакту. Доведено, що за рахунок оптимізації динаміки гальмування створюється можливість формування якісних з'єднань без суцільного інтерметалідного прошарку. Визначено ефективний термодинамічний цикл зварювання тертям біметалевих з'єднань. Розроблено спосіб зварювання тертям з регульованою динамікою гальмування, на базі якого розроблено ефективні технології зварювання тертям алюмінію та його сплавів зі сталлю та міддю.

Індекс рубрикатора НБУВ: К641.712-18

Рубрики:

Зварювання металів тертям

Шифр НБУВ: Ж14257 Пошук видання у каталогах НБУВ 

С помощью комплексного анализа, включающего оптическую микроскопию, аналитическую растровую и микродифракционную просвечивающую микроскопию, показаны существенные различия в протекании основных физико-химических процессов в зоне контакта разнородных соединений сталь-алюминий, выполненных конвен ционной и инерционной сваркой трением. Рассмотрены особенности пластической деформации, процессов упрочнения и релаксации, закономерности массопереноса и фазообразования, а также взаимосвязь структурных параметров со свойствами отдельных зон сварного соединения. Показано, что основной вклад в упрочнение алюминия в зоне контакта вносят измельчения зеренной (~95), субзеренной (~63) структуры, формирования дисперсных фаз (~36) и повышения плотности дислокаций (~27) от прочности основного металла.

Рассмотрены особенности сварки трением сталей различных классов, цветных металлов и их сплавов в разнородном сочетании, а также металлов с некоторыми керамическими материалами. На основе экспериментальных данных проанализированы факты, влияющие на формирование соединений, выполненных различными способами сварки трением - конвенционным, инерционным и комбинированным. Продемонстрированы некоторые технологические приемы, обеспечивающие оптимизацию термодеформационных условий образования соединений. Рассмотрены особенности получения соединений трудносвариваемых металлов и сплавов с использованием промежуточных прослоек.

Рассмотрены особенности сварки меди с алюминием при различных разновидностях сварки трением - конвенционной и инерционной. По экспериментальным данным выполнен анализ факторов, влияющих на формирование соединений. Рассмотрены условия, определяющие образование и рост интерметаллидной прослойки в зоне соединения. Разработаны принципы управления процессом сварки, обеспечивающие получение качественных соединений.

Проанализированы современные тенденции развития оборудования для сварки трением, а также особенности конструирования машин для различных ее модификаций - конвенционной, инерционной и комбинированной. Описаны работы, проводимые в ИЭС им. Е. О. Патона с целью создания оборудования для сварки трением. Представлено краткое описание особенностей конструкции установки СТ-120, которая может стать базовой моделью нового поколения машин.

Рассмотрены явления, развивающиеся в процессе ротационной сварки трением с континуальным приводом быстрорежущей стали P6M5 с углеродистой сталью 60. Предложено и экспериментально проверено математическое выражение для расчета радиальных перемещений металла непосредственно до поверхности трения. Исследованы структура, фазовый и химический составы в вязком слое, плоскости трения и близлежащих зонах.

Разработана технология сварки трением с регулируемым торможением, обеспечивающая получение соединений без интерметаллидного слоя с высокими показателями прочности и пластичности. Использование новой технологии позволяет расширить технологические возможности стандартного оборудования для сварки трением.

Дана экспериментальная оценка металлургических особенностей и механических свойств сварных соединений из нержавеющей стали, выполненных сваркой трением с перемешиванием. Приведены результаты металлографических исследований и испытаний на твердость. Измерен температурный гистерезиз образца в процессе сварки.

Изучены особенности контактного взаимодействия при сварке трением меди и стали 12Х18Н10Т с алюминием (сплав АД1). Установлены закономерности смещения поверхности трения во времени и зависимость величины смещения от технологических параметров. Исследованы влияние начальной и заключительной стадий процесса сварки на процессы массопереноса в стыке и кинетика ранних этапов формирования интерметаллидной прослойки при сварке меди с алюминием. Разработан новый способ сварки трением с регулируемым торможением вращения.

Рассмотрены основные принципы реализации нового способа сварки трением с перемешиванием (СТП), позволяющего получать различные соединения листовых заготовок. Описаны конструкции инструмента для осуществления СТП, особенности формирования соединений различных алюминиевых сплавов, их свойства и структура, области применения, оборудование для СТП различных конструкций, методы контроля качества и способы устранения специфических дефектов.

Рассмотрены особенности формирования швов при сварке алюминиевых сплавов плавлением под воздействием высокотемпературного нагрева и трением с перемешиванием, обеспечивающего формирование шва за счет пластической деформации металла в зоне сварки. Приведена технологическая схема процесса сварки трением с перемешиванием и описаны основные принципы его реализации с помощью сконструированной лабораторной установки. Проанализированы показатели прочности и пластичности сварных соединений тонколистовых (1,8 - 2,4 мм) высокопрочных алюминиевых сплавов, полученных аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом и трением с перемешиванием.

Изучено распределение примесей внедрения (кислорода и водорода) в соединениях стали 10Г2ФБ, полученных сваркой трением. Применены методика и аппаратура для локального масс-спектрального анализа с использованием лазерного зонда. Экспериментально установлен харктер распределения примесей внедрения в зоне соединения при различных видах сварки трением - конвенционной и инерционной.

Изучены особенности структуры сварных и наплавленных соединений латуни Л60 и меди М1, полученных сваркой трением с перемешиванием. Отмечено высокое качество швов, отсутствие дефектов и неоднородностей в зоне сварки. Разработана технология наплавки меди трением с перемешиванием путем выполнения прорезных швов с перекрытием.

Рассмотрены современное состояние сварки трением с перемешиванием, конструкции рабочего инструмента, типы соединений при использовании данного способа сварки, особенности формирования соединений различных алюминиевых сплавов и их свойства. Описаны основные области применения сварки трением с перемешиванием.

Экспериментально определены геометрические размеры рабочих поверхностей инструментов и требования к подготовке кромок стыковых соединений алюминиевых сплавов, необходимая точность их сборки и фиксации. Установлены диапазоны изменения параметров процесса, обеспечивающие получение бездефектных сварных соединений.

Рассмотрены характерные дефекты, образующиеся в швах при сварке трением с перемешиванием тонколистовых (1,8 - 2,5 мм) алюминиевых сплавов. Исследовано влияние основных параметров процесса сварки и различных технологических факторов на образование этих дефектов. Установлены основные причины возникновения несплавления, грата и перегрева металла на лицевой поверхности металла швов, образования несплавления в корневой части швов и формирования дефектов в виде несплошностей в центральной их части. Разработана конструкция инструментов и определены диапазоны изменения основных параметров процесса, позволяющие получать сваркой трением с перемешиванием качественные сварные соединения тонколистовых алюминиевых сплавов.

Представлена трехмерная модель потока материала в процессе сварки трением с перемешиванием, которая рассматривает как выделяемое тепло при трении между материалом и инструментом, так и тепло, образуемое в результате его пластической деформации. Проанализирована зависимость между реальным тепловым полем в процессе сварки, оцениваемым с помощью инфракрасного термографического контроля, и качеством сварных соединений. Описана оригинальная система контроля в реальном масштабе времени в процессе сварки трением с перемешиванием.

Проведена оценка термодеформационных условий формирования соединений жаропрочного никелевого сплава ЭИ698ВД при сварке трением. Установлена возможность достижения температуры плавления жаропрочного сплава в зоне контакта на стадии нагрева и определено поведение расплава на всех стадиях процесса. Предложены пути оптимизации технологии сварки трением жаропрочных никелевых сплавов и способы минимизации ширины зоны фазовых превращений в сварных соединениях.