Физико-механические свойства стыковых сварных соединений алюминиевых сплавов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Наряду с совершенствованием технологий соединений элементов алюминиевых сплавов аргонодуговой, плазменной и лазерной сваркой достигнута высокая эффективность их соединений сваркой трением с перемешиванием, обладающей низким энергопотреблением и практически равнопрочным с основным металлом соединением. Однако процессы сварки трением с перемешиванием недостаточно изучены и могут приводить к разупрочнению соединений алюминиевых сплавов до 0,65 от уровня прочности основного металла. При исследовании влияния сварки трением с перемешиванием и механизированной электродуговой сварки в среде аргона испытывались сварные соединения на растяжение и ударную вязкость алюминиевых сплавов системы легирования Al-Si-Mg (АД35Т1, 6082-Т6) и системы Al-Zn-Mg (1915Т). Получены значения прочности, упругих и пластических характеристик, изготовленных с помощью аргонодуговой сварки образцов из сплавов 1915Т, АД35Т1 и 6082-Т6. Для сплава 6082-Т6 приведены результаты определения указанных характеристик на образцах, изготовленных сваркой трением с перемешиванием. Отмечается снижение показателей прочности и пластичности по зонам сварных соединений для обоих способов сварки. При этом самое высокое относительное значение прочности и условного предела текучести сварного соединения зафиксировано для сварки трением с перемешиванием. Зарегистрировано незначительное снижение модуля упругости, полученного на образцах соединений, выполненных аргонодуговой сваркой. Установлено постоянство ударной вязкости для каждой из зон сварного соединения в диапазоне температуры +20 – -60оС и повышение ее в металле шва стыковых соединений сплава 6082-Т6, выполненного способом сварки трением с перемешиванием.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Шувалов

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: Ashuvalov@mgsu.ru

канд. техн. наук 

Россия, Москва

О. А. Корнев

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Email: KornevOA@mgsu.ru

преподаватель-исследователь 

Россия, Москва

В. А. Ермаков

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Email: Ermakov@mgsu.ru

канд. техн. наук

Россия, Москва

Список литературы

  1. Ведяков И.И., Одесский П.Д., Гукова М.И. Алюминиевые сплавы для строительных металлических конструкций (комментарий к СП 128.13330) // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 10. С. 5–9.
  2. Белов Н.А., Наумова Е.А., Акопян Т.К. Эвтектические сплавы на основе алюминия: новые системы легирования. М.: Руда и металлы, 2016. 256 с.
  3. Дриц А.М., Овчинников В.В. Сварка алюминиевых сплавов. М.: Руда и металлы, 2020. 476 с.
  4. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. 2012. № 8. С. 7–17.
  5. International Patent Application No. PCT/GB92/02203, GB Patent Application No. 9125978.8. Thomas W.M., Nicholas E.D., Needham J.C. et al. 1991.
  6. Курицын Д.Н., Шахривар С.М., Моени Табатабаи Д.С. Технологическая экспертиза производственной целесообразности применения сварки трением с перемешиванием в специальных задачах аэрокосмического производства. Космонавтика: наука и образование. Сб. материалов Всероссийской научной конференции, 2019. С. 83–90.
  7. Ищенко А.Я., Подъельников С.В., Покляцкий А.Г. Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов (обзор) // Автоматическая сварка. 2007. № 11. С. 32–38.
  8. Мироненко В.Н., Барабохин Н.С. Структура, свойства и механизм соединения алюминиевых сплавов при ротационной сварке трением // Деформация и разрушение материалов. 2008. № 5. С. 37–41.
  9. Scialpi A., De Filippis L., Cavaliere P. Influence of shoulder geometry on microstructure and mechanical properties of friction stir welded 6082 aluminum alloy. Materials & Design. 2007. No. 28. 1124. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2006.01.031
  10. Mroczka K., Pietras A. FSW characterization of 6082 aluminum alloy sheets. Archives of Materials Science and Engineering. 2008. No. 40, p. 104.
  11. Enab A. El-Danaf, Magdy M. El-Rayes. Microstructure and mechanical property of friction stir welded 6082 AA in as welded and post weld heat treated conditions // Materials and Desing. 2013. Vol. 46, pp. 561–572.
  12. Naumov A., Rylkov E., Isupov F., Rudskoy A. et al. Metallurgical and mechanical characterization high-speed friction stir welded AA6082 T6 aluminum alloy // Materials. 2019. Vol. 12. No. 24. 4211. https://doi.org/10.3390/ma12244211
  13. Kondrat’ev S.Y., Morozova Y.N., Golubev Y.A. et al. Microstructure and mechanical properties of welds of Al-Mg-Si alloys after different modes of impulse friction stir welding. Metal Science and Heat Treatment. 2018. Vol. 59. No. 11–12, pp. 697–702. doi: 10.1007/s11041-018-0213-6
  14. Овчинников В.В., Дриц А.М. Технологические особенности сварки трением с перемешиванием соединений алюминиевых сплавов системы Al-Mg // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2019. № 3 (93). С. 4–11.
  15. Муравьев В.И., Бахматов П.В., Мелкоступов К.А. К вопросу актуальности исследования сварки трением с перемешиванием конструкций из высокопрочных алюминиевых сплавов // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2010. Т. 1. № 2. С. 110–125.
  16. Yang C., Ni D.R., Xue P. Et al. A comparative research on bobbin tool and conventional friction stir welding of Al-Mg-Si alloy plates. Materials Characterization. 2018. Vol. 145, pp. 20–28. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2018.08.027
  17. Ребрин М.М. Особенности и технологические возможности сварки трением с перемешиванием в промышленности // Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация. 2020. № 1. С. 76–84.
  18. Бакшаев В.А., Васильев П.А. Сварка трением с перемешиванием в производстве крупногабаритных изделий из алюминиевых сплавов // Цветные металлы. 2014. № 1. С. 75–80.
  19. Иванов С.Ю., Панченко О.В., Гинзбург С.А., Михайлов В.Г. Анализ локальных механических свойств сварных соединений Al-Mg-Si при сварке трением с перемешиванием // Сварочное производство. 2018. № 6. С. 27–31.
  20. Овчинников В.В., Антонов А.А. Особенности свариваемости алюминиевого сплава 1913 в условиях сварки плавлением и трением с перемешиванием // Заготовительные производства в машиностроении. 2018. Т. 16. № 1. С. 13–20.
  21. Ovchinnikov V.V., Sbitnev A.G., Polyakov D.A. Effect of fusion welding on the properties of 1915T aluminum alloy joints. Russian Metallurgy (Metally). 2023, pp. 736–742. https://doi.org/10.1134/S0036029523060344
  22. Алифиренко Е.А., Шишенин Е.А. Перспективы снижения веса корпусных и надстроечных конструкций при использовании сварных крупногабаритных облегченных панелей, полученных методом сварки трением с перемешиванием // Труды Крыловского государственного научного центра. 2019. № 81. С. 49–52.
  23. Людмирский Ю.Г., Котлышев Р.Р. Сварка трением с перемешиванием в строительстве // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2010. № 3. С. 15–22.
  24. Овчинников В.В. Перспективы развития высокотехнологичных деформируемых сплавов для сварных конструкций. Ч. 1 // Машиностроение и инженерное образование. 2017. № 2. С. 24–38.
  25. Овчинников В.В. Перспективы развития высокотехнологичных деформируемых сплавов для сварных конструкций. Ч. 2 // Машиностроение и инженерное образование. 2017. № 3. С. 22–39.
  26. Овчинников В.В. Перспективы развития высокотехнологичных деформируемых сплавов для сварных конструкций. Ч. 3 // Машиностроение и инженерное образование. 2017. № 4. С. 44–60.
  27. Hori H., Komoto T. Friction welding with mixing sheet aluminum // Welding Technology. 2010. Vol. 58. No. 6. pp. 48–53. doi: 10.1080/09507116.2022.2049126
  28. Wang C., Cui H., Tang X. et al. Friction-stir welding of a wrought Al-Si-Mg alloy in as-fabricated and heat-treatment states // Materials. 2020. Vol. 13. No. 4. p. 861.
  29. Yang C., Zhang J.F., Ma G.N. et al. Microstructure and mechanical properties of double-side friction stir welded 6082 AL ultra-thick plates // Journal of Materials Science and Technology. 2020. Vol. 41, pp. 105–116. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2019.10.005
  30. Ильющенко А.Ф., Радченко А.А., Шевцов А.И., Бубен Д.В. Исследование влияния параметров процесса СТП на качество и свойства нахлесточных сварных соединений из тонких алюминиевых (AW 6062-T6) профилей разной толщины // Порошковая металлургия: Республиканский межведомственный сборник научных трудов. Минск, 2019. С. 197–202.
  31. Алферова Е.А., Лычагин Д.В. Связь показателя Хёрста и эффективности самоорганизации деформируемой системы // Журнал технической физики. 2018. Т. 88. № 4. С. 555–560.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Образцы для испытания на растяжение с локализацией деформации R12 мм в металле шва

Скачать (75KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Образцы для определения ударной вязкости сварного соединения АрДС (тип С17 ГОСТ 14806). Расположение надреза: 1 – по МШ; 2 – по ЛС; 3 – по ЗТВ околошовного участка; 4 – основной металл

Скачать (354KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Образцы для определения ударной вязкости стыкового соединения СТП. Расположение надреза: 1 – основной металл; 2 – по зоне термического влияния (ЗТВ) околошовного участка; 3 – по зоне соединения с термомеханическим воздействием (ЗС); 4 – по металлу зоны перемешивания шва (МШ/ЗП)

Скачать (237KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Диаграмма деформирования основного металла (ОМ) и сварного шва (СШ) алюминиевого сплава 1915Т

Скачать (139KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Диаграмма деформирования основного металла (ОМ) и сварного шва (СШ) алюминиевого сплава АД35Т1

Скачать (141KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Диаграмма деформирования основного металла (ОМ) и сварного шва (СШ) алюминиевого сплава 6082-Т6

Скачать (150KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Макроструктура и пористость соединений АрДС: а – верх сечения шва; b – ЛС и ЗТВ

Скачать (963KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Распределение ударной вязкости (KCV, KCU) по зонам соединения СТП: а, b – при температуре испытаний +20°С; c, d – при температуре испытаний -60°С

Скачать (188KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Макроструктура стыкового соединения СТП: а – усиление «луковичной» слоистости со стороны набегания инструмента; b – сплетение волокон в изломе шва

Скачать (1MB)
Метаданные
11. Рис. 10. Дефекты сварных соединений СТП: а – следы от инструмента на лицевой поверхности шва; b – линия рельефа по зоне соединения шва с основным металлом; c – «стыковая линия» в двухстороннем шве; d – выдавливание металла и оксидов в корень шва

Скачать (1MB)
Метаданные

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах