Влияние направления проката АМг5 на микроструктуру и свойства сварных соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием
- Авторы: Гусарова А.В.1, Рубцов В.Е.1, Колубаев Е.А.1, Бакшаев В.А.1, Никитин Ю.В.1
-
Учреждения:
- Выпуск: Том 22, № 4 (2020)
- Страницы: 124-136
- Раздел: МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
- URL: https://ogarev-online.ru/1994-6309/article/view/302009
- DOI: https://doi.org/10.17212/1994-6309-2020-22.4-124-136
- ID: 302009
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Введение. Выделение тепла и пластическая деформация при сварке трением с перемешиванием (СТП) вызывают глубокие изменения микроструктуры и структурных свойств сварных соединений. Размер зерна, эволюция кристаллографической текстуры и выделение вторичных фаз являются наиболее важными микроструктурными изменениями в процессе сварки алюминиевых сплавов, которые в значительной степени влияют на прочностные свойства сварных соединений. Кроме технологических параметров процесса СТП (усилия внедрения инструмента, его частоты вращения и скорости перемещения) значительным фактором, определяющим свойства получаемых сварных соединений, также является взаимная ориентация структурных элементов свариваемого материала и направления воздействия инструмента на материал в процессе сварки. Цель данной работы: исследование совместного влияния направления исходного проката и усилия прижима инструмента в процессе СТП на структуру и свойства сварных соединений из алюминиевого сплава АМг5. Методы. Методами исследования являются механические испытания на статистическое растяжение, определение микротвердости, а также металлографический анализ структуры сварных швов. Результаты и обсуждения. В результате было установлено, что при низких значениях величины осевого усилия на инструменте (7 кН) в сварных соединениях наблюдаются дефекты типа линии стыка и пустот как вдоль, так и поперек направления проката. При увеличении нагрузки от 8 до 12 кН формируются бездефектные сварные соединения с повышенными механическими свойствами. Установлено, что направление проката АМг5 в процессе СТП не влияет на структуру и предел прочности сварных швов, но влияет на относительное удлинение и микротвердость. Показано, что в зоне перемешивания сварных швов, полученных СТП поперек листового проката АМг5, относительное удлинение выше в 1,3…2 раза, а микротвердость выше на 4…10 %, чем в зоне перемешивания сварных швов, полученных СТП вдоль листового проката АМг5.
Об авторах
А. В. Гусарова
Email: gusarova@ispms.ru
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, Томск, 634055, Россия, gusarova@ispms.ru
В. Е. Рубцов
Email: rvy@ispms.ru
канд. физ.-мат. наук, 1. Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, Томск, 634055, Россия; 2. Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия, rvy@ispms.ru
Е. А. Колубаев
Email: eak@ispms.ru
доктор техн. наук, 1. Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, Томск, 634055, Россия; 2. Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия, eak@ispms.ru
В. А. Бакшаев
Email: bakshaevva@mail.ru
ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель», ул. Ленинградская, 36, г. Чебоксары, 428021, Чувашская Республика, Россия, bakshaevva@mail.ru
Ю. В. Никитин
Email: nikitin_yuv@mail.ru
ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель», ул. Ленинградская, 36, г. Чебоксары, 428021, Чувашская Республика, Россия, nikitin_yuv@mail.ru
Список литературы
- Kashaev N., Ventzke V., Çam G. Prospects of laser beam welding and friction stir welding processes for aluminum airframe structural applications // Journal of Manufacturing Processes. – 2018. – Vol. 36. – P. 571–600. – doi: 10.1016/j.jmapro.2018.10.005.
- Nandan R., DebRoy T., Bhadeshia H. Recent advances in friction-stir welding–process, weldment structure and properties // Progress in Materials Science. – 2008. – Vol. 53. – P. 980–1023. – doi: 10.1016/j.pmatsci.2008.05.001.
- Friction stir welding of aluminium alloys / P. Threadgill, A. Leonard, H. Shercliff, P. Withers // Journal International Materials Reviews. – 2009. – Vol. 54. – P. 49–93. – doi: 10.1179/174328009X411136.
- Ma Z.Y. Friction stir processing technology: a review // Metallurgical and Materials Transactions A. – 2008. – Vol. 39 (A). – P. 642–658. – doi: 10.1007/s11661-007-9459-0.
- Weglowski M.S. Friction stir processing – State of the art: review // Archives of Civil and Mechanical Engineering. – 2018. – Vol. 18. – P. 114–129. – doi: 10.1016/j.acme.2017.06.002.
- Microstructure evolution of thermo-mechanically affected zone in dissimilar AA2024/7075 joint produced by friction stir welding / C. Zhang, G. Huang, Y. Cao, Y. Zhu, X. Huang, Y. Zhou, Q. Li, Q. Zeng, Q. Liu // Vacuum. – 2020. – Vol. 179. – P. 109515. – doi: 10.1016/j.vacuum.2020.109515.
- Gotawala N., Shrivastava A. Analysis of material distribution in dissimilar friction stir welded joints of Al 1050 and copper // Journal of Manufacturing Processes. – 2020. – Vol. 57. – P. 725–736. – doi: 10.1016/j.jmapro.2020.07.043.
- Influence of ultrasonic vibrations on the microstructure and mechanical properties of Al/Ti friction stir lap welds / M. Yu, H. Zhao, F. Xu, T. Chen, L. Zhou, X. Song, N. Ma // Journal of Materials Processing Technology. – 2020. – Vol. 282, P. 116676. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2020.116676.
- Influence of tool rotational speed on local microstructure, mechanical and corrosion behavior of dissimilar AA2024/7075 joints fabricated by friction stir welding / C. Zhang, Y. Cao, G. Huang, Q. Zeng, Y. Zhu, X. Huang, N. Li, Q. Liu // Journal of Manufacturing Processes. – 2020. – Vol. 49. – P. 214–226. – doi: 10.1016/j.jmapro.2019.11.031.
- Microstructure of AA 2024 fixed joints formed by friction stir welding / Eliseev A.A., Kalashnikova T.A., Tarasov S.Yu., Rubtsov V.E., Fortuna S.V., Kolubaev E.A. // AIP Conference Proceedings. – 2015. – Vol. 1683. – P. 020047. – doi: 10.1063/1.4932737.
- Structure-property characteristics of Al-Cu joint formed by high-rotation-speed friction stir lap welding without tool penetration into lower Cu sheet / Q. Guan, H. Zhang, H. Liu, Q. Gao, M. Gong, F. Qu // Journal of Manufacturing Processes. – 2020. – Vol. 57. – P. 363–369. – doi: 10.1016/j.jmapro.2020.07.001.
- Process parameters optimization of friction stir welding for optimum tensile strength in Al 6061-T6 alloy butt welded joints / D. Maneiah, D. Mishra, K.P. Rao, K.B. Raju // Materials Today: Proceedings. – 2020. – Vol. 27, pt. 2. – P. 904–908. – doi: 10.1016/j.matpr.2020.01.215.
- Effect of friction stir welding parameters on defect formation / S.Yu. Tarasov, V.E. Rubtsov, A.A. Eliseev, E.A. Kolubaev, A.V. Filippov, A.N. Ivanov // AIP Conference Proceedings. – 2015. – Vol. 1683. – P. 020230. – doi: 10.1063/1.4932920.
- Adhesion transfer in sliding a steel ball against an aluminum alloy / S.Yu. Tarasov, A.V. Filippov, E.A. Kolubaev, T.A. Kalashnikova // Tribology International. – 2017. – Vol. 115. – P. 191–198. – doi: 10.1016/j.triboint.2017.05.039.
- Effect of material locations on properties of friction stir welding joints of dissimilar aluminium alloys / S.K. Park, S.T. Hong, J.H. Park, K.Y. Park, Y.J. Kwon, H.J. Son // Journal Science and Technology of Welding and Joining. – 2010. – Vol. 15, iss. 4. – P. 331–336. – doi: 10.1179/136217110X12714217309696.
- Mechanical and microstructural behaviour of 2024–7075 aluminium alloy sheets joined by friction stir welding / P. Cavaliere, R. Nobile, F.W. Panella, A. Squillace // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2006. – Vol. 46, iss. 6. – P. 588–594. – doi: 10.1016/j.ijmachtools.2005.07.010.
- Effect of tool rotational speed and pin profile on microstructure and tensile strength of dissimilar friction stir welded AA5083-H111 and AA6351-T6 aluminum alloys / R. Palanivel, P. Koshy Mathews, N. Murugan, I. Dinaharan // Materials and Design. – 2012. – Vol. 40. – P. 7–16. – doi: 10.1016/j.matdes.2012.03.027.
- Microstructural analysis of friction stir butt welded Al-Mg-Sc-Zr alloy heavy gauge sheets / T.A. Kalashnikova, A.V. Chumaevskii, K.N. Kalashnikov, S.V. Fortuna, E.A. Kolubaev, S.Yu. Tarasov // Metals. – 2020. – Vol. 10, iss. 806. – P. 1–20. – doi: 10.3390/met10060806.
- Formability evaluation of friction stir welded 6111-T4 sheet with respect to joining material direction / D. Kim, W. Lee, J. Kim, C. Kim, K. Chung // International Journal of Mechanical Sciences. – 2010. – Vol. 52. – P. 612–625. – doi: 10.1016/j.ijmecsci.2010.01.001.
- Microstructure and mechanical properties of dissimilar friction stir welded AA2024-7075 joints: Influence of joining material direction / C. Zhang, G. Huang, Y. Cao, Y. Zhu, W. Li, X. Wang, Q. Liu // Materials Science and Engineering: A. – 2019. – Vol. 766, iss. 24. – P. 138368. – doi: 10.1016/j.msea.2019.138368.
Дополнительные файлы
