Friktsionnyy razogrev metalla pri svarke treniem s peremeshivaniem

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Представлены результаты математического моделирования процесса разогрева рабочей поверхности при сварке трением с перемешиванием. Построены термические циклы точек соприкосновения заплечика рабочего инструмента с поверхностью свариваемых пластин. Рассмотрено влияние коэффициента трения, скорости вращения инструмента и температуры предварительного подогрева на процесс нагрева. Проведена оценка вероятности образования жидкой прослойки на начальной стадии процесса сварки трением с перемешиванием.

References

  1. Thomas W. M., Nicholas E. D., Needh J. C., Murch M. G., Temple-Smith P., Dawes C. J. GB Patent 9125978.8. Friction-stir butt welding, 1991.
  2. Mishra R. S., Ma Z. Y. Friction stir welding and processing // Mater. Sci. Eng. R. Rep. 2005. V. 50 (1–2). P. 1–78.
  3. Silva A. C. F. et al. Friction stirs welded butt joints optimization // Mater Werkst. 2014. V. 45 (11). P. 1010–1017.
  4. Masakatsu M. et al. Temperature Field in the Vicinity of FSW-Tool during Friction Stir Welding of Aluminum Alloys // Welding in the World. Le Soudage Dans Le Monde. 2013. V. 49 (3–4). P. 69–75.
  5. Li Y., Sun D., Gong W. Effect of Tool Rotational Speed on the Microstructure and Mechanical Properties of Bobbin Tool Friction Stir Welded 6082-T6 // Aluminum Alloy Metals. 2019. V. 9. P. 894.
  6. Khandkar M. Z. et al. Prediction of temperature distribution and thermal history during friction stir welding: input torque based model // Sci. and Technol. of Welding and Joining. 2003. V. 8 (3). P. 165–174.
  7. Upadhyay P., Reynolds A. Effect of Backing Plate Thermal Property on Friction Stir Welding of 25-mm-Thick AA6061 // Metallurgical and Materials Transactions A. 2014. V. 45A. P. 2091–2100.
  8. Nakamura T. et al. Tool Temperature and Process Modeling of Friction Stir Welding // Modern Mechanical Engineering. 2018. V. 8. P. 78–94.
  9. Fehrenbacher A. et al. Effects of tool – workpiece interface temperature on weld quality and quality improvements through temperature control in friction stir welding // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2014. V. 71. P. 165–179.
  10. Zhang J. et al. High-Speed Friction-Stir-Welding of AA7075-T6 sheet: Microstructure, Mechanical properties, Micro-texture and thermal history // Metallurgical and Materials Transactions A. 2017. V. 49 (6). P. 1–17.
  11. Properties and selection: nonferrous alloys and special-purpose materials. ASM Handbook. 2002. V. 2. 3470 p.
  12. Woo W. et al. In situ neutron diffraction measurements of temperature and stresses during friction stir welding of 6061-T6 aluminium alloy // Sci. Technol. Weld. Join. 2007. V. 12 (4). P. 298–303.
  13. Narges Dialami et al. Effect of the Tool Tilt Angle on the Heat Generation and the Material Flow in Friction Stir Welding // Metals. 2019. V. 9. P. 28.
  14. Jesri A. M. et al. Modeling the Effect of Rotation and Traverse Speeds on Full Friction Stir Welding Process Using Coupled Eulerian-Lagrangian Analysis // Int. J. of Academic Sci. Research. 2020. V. 8 (4). P. 39–48.
  15. Saptarshi M. Numerical / Experimental Investigation of Plunge Stage and Effect of Donor Material in Friction Stir Welding: Doctor Thesis, Old Dominion University, 2009. 120 p.
  16. Царьков А. В. Влияние угла наклона рабочего инструмента при сварке трением с перемешиванием на распределение давления под заплечиком // Сварка и Диагностика. 2021. № 5. С. 21–24.
  17. Tsarkov A. et al. Tilt Angle Effect on Friction Stir Welding Conditions // Key Engineering Materias. 2022. V. 910. P. 115–122.
  18. Царьков А. В. Исследование эффекта угла наклона рабочего инструмента при сварке трением с перемешиванием // Сварка и диагностика. 2022. № 1. С. 29–33.
  19. Tang W. et al. Heat input and temperature distribution in friction stir welding // J. of Mater. Processing & Manuf. Sci. 1998. V. 7. P. 163–172.
  20. Miroslav M. et al. About the Influence of Friction Coefficient on Heat Generation During Friction Stir Welding // 12th Int. Conf. on Tribology. Serbia, 11–13 May, 2011. P. 234–239.
  21. Mijalovic M. et al. Experimental Studies of Parameters Affecting the Heat Generation // Thermal Sci. 2012. V. 16 (Sl‑ 2). Р. S351—S362.
  22. Chinnarasu K. et al. Investigation on Tribological Properties of Heat Treatable Aluminium-Based Alloys // J. Technol. Adv. and Sci. Res. 2017. V. 3. P. 59–65.
  23. Charoo M. S. et al. Tribological characteristics of EN8 and EN24 steel against aluminium alloy 6061 under lubricated condition // Advanced Materials Proceedings. 2017. V. 2 (7). Р. 445–449.
  24. Song M., Kovačević R. Numerical and experimental study of the heat transfer process in friction stir welding // J. Engin. Manuf. 2003. V. 217. Part B. P. 73–85.
  25. Ulysse P. Three-dimensional modeling of the friction stir-welding process // Int. J. of Machine Tools & Manufacture. 2002. V. 42. Р. 1549–1557.
  26. Mijajlović M. et al. Temperature Dependent Effective Friction Coefficient // Thermal Science. 2016. V. 20 (S5). P. S1321—S1332.
  27. Meyghani B. et al. A Mathematical Formulation for Calculating Temperature Dependent Friction Coefficient Values: Application in Friction Stir Welding (FSW) // July 2017. Conf.: 11th Int. Conf. on Advanced Computational Engineering and Experimenting. 2017. V. 379. Р. 73–82.
  28. Aziz S. B. еt аl. Impact of Friction Stir Welding (FSW) Process Parameters on Thermal Modeling and Heat Generation of Aluminum Alloy Joints // Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.). 2016. V. 29 (9). P. 869–883.
  29. Khairuddin J. T. еt аl. Principles and Thermo-Mechanical Model of Friction Stir Welding // Welding processes. Chapter 9. 2012. P. 191–216.
  30. The American Society for Metals: Metals Handbook. 10th ed. V. 2. Properties and Selection: Non Ferrous Alloys and Special – Purpose Materials, ASM International, 1992.
  31. Bowden F., Tabor D. Friction – An Introduction in Tribology. Anchor Press. Doubleday, Reprinted, 1982. 172 p.
  32. Tabor D. A Simple Theory of Static and Dynamic Hardness // Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1948. V. 192. № 1029. P. 247–274.
  33. Амосов А. П. Фрикционный разогрев и образование пластической и жидкой прослоек в зоне скользящего контакта твердых тел // Доклады Академии наук СССР. 1982. Т. 262. № 2. С. 280–285.
  34. Zhu Z. et al. A Finite Element Model to Simulate Defect Formation during Friction Stir Welding // Metals. 2017. V. 7. P. 256.
  35. Aziz S. B. et al. A Fully Coupled Thermomechanical Model of Friction Stir Welding (FSW) and Numerical Studies on Process Parameters of Lightweight Aluminum Alloy Joints // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2018. V. 31. P. 1–18.
  36. Joshua L. Experimental and Numerical Investigation of Tool Heating During Friction Stir Welding: MS Thesis, 2005. 628 p.
  37. Кархин В. А. Тепловые процессы при сварке. 2-е изд. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. 572 c.
  38. Miroslav M. Investigation and Development of the Analytical Model for Estimation of Amount of Heat Genereted During Friction Stir Welding: Doctoral Dissertation, Nis, 2012. 210 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».