УДК 621.791.14

РАЗРАБОТКА технологии сварки трением с перемешиванием АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА Амг5

 

DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY OF WELDING BY FRICTION WITH HASHING OF ALUMINIUM AMG 5 ALLOY

 

Братушин Д.А., Жевалёв О.Ю., Куц Л.Е.

(Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А 410054, РФ, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, кафедра «Сварка и металлургия», тел. 7-905-328-43-92. e-mail: bratushin@bk.ru)

 

Bratushin D.A., Zhevalyov O.Yu., Kuts L.E.

(The Saratov state technical university of Gagarin Yu. A., 410054, Russian Federation, Saratov, Politekhnicheskaya St., 77, Welding and Metallurgy department, Ph./fax: +7-905-328-43-92. e-mail: bratushin@bk.ru)

 

Рассмотрены вопросы по применению сварки трением с перемешиванием для алюминиевого сплава АМг 5 и результаты исследования процесса.

 

Questions on welding application by friction with hashing for the AMG 5 aluminum alloy and results of a research of process are considered.

 

Ключевые слова: сварка, трением, перемешиванием, шва,

Key words:  welding, friction, hashing, seam.

 

Для решения проблем свариваемости различных деталей из таких материалов как алюминиевые сплавы, сплавы на основе титана [1], фторопласты и других материалов используется сварка трением с перемешиванием.

 Необходимая пластичность материалов, обеспечивающая формирование сварного соединения в твёрдой фазе, достигается при помощи процессов трения в системе деталь + деталь + инструмент. При этом в зоне трения возникают температуры порядка 0,7÷0,9 температуры плавления соединяемых материалов, а также происходит перемешивание свариваемых кромок соединяемых материалов и формирование сварного шва.

От других видов сварки давлением сварка трением с перемешиванием отличается следующими преимуществами:

- отсутствием процесса плавления свариваемых кромок, что исключает целый ряд связанных с данным процессом дефектов;

- отсутствие отрицательных воздействий на окружающую среду связанных с использованием дуговых способов сварки;

- решение проблем связанных с наличием окисных пленок на алюминиевых сплавах [2];

- возможность формирования сварных швов имеющих хороший внешний вид не содержащих наплывов, чешуйчатости, подрезов;

- возможность использования широко распространенного станочного оборудования – фрезерных станков.

Качество сварных швов выполненных сваркой трением с перемешиванием во многом зависти от использования специального инструмента, различные варианты которого представлены в литературе [3].

В настоящей работе приводятся результаты разработки технологического процесса сварки трением с перемешиванием  деталей из алюминиевого сплава АМг5. Для этого была разработана простая конструкция инструмента, представленная на рисунке 1, который мог крепиться в шпинделе на фрезерных станках 1Р34, 6Т83Ш-29. Инструмент изготавливался из стали марки Р6М5 с твёрдостью HRC 55-58. В качестве контрольных образцов использовались пластины толщиной 4 мм.

Рисунок 1 - Конструкция инструмента для сварки перемешиванием

 

Свариваемые пластины крепились встык на рабочем столе фрезерного станка, инструмент подводился к торцу свариваемого стыка закрепленных деталей, включалось вращение инструмента, производилось его внедрение в сварной стык и через 20÷30 с. после начала внедрения, включалась продольная подача стола фрезерного станка. Использовались следующие режимы вращения шпинделя и подачи стола:

- на фрезерном станке 1Р34- 600 об/мин, 40 мм/мин (рис.2);

- на фрезерном станке  6Т83-29- 800 об/мин, 50 мм/мин (рис. 3).

В обоих случаях было получено хорошее качество сварного шва.

Рисунок 2 – Сварной шов, выполненный  на фрезерном станке 1Р34

Рисунок 3 – Сварной шов, выполненный  на фрезерном станке 6Т83-29

 

Структура поперечного шлифа сварного шва представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 –  Структура поперечного шлифа сварного шва (увеличение Х 100)

 

На шлифе наблюдается зона сплавления (сварной шов) обладающая мелкозернистой структурой. Анализ микрошлифов показывает, что для сплава Амг5 при назначенных режимах скорости вращения шпинделя и подачи стола структура зерна металла шва остаётся неизменной, что говорит о возможности увеличения скорости подачи стола – скорости сварки. В любом случае управление микроструктурой зоны сварного шва, следовательно, и прочностью сварного соединения, определяется оптимальным соотношением частоты вращения инструмента и скорости перемещения по стыку.

 

Список использованных источников

1. Колубаев Е.А. Особенности формирования структуры сварного соединения, полученного сваркой трением с перемешиванием // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6. – С. 1–2.

2. Покляцкий А.Г. Прочность соединений тонколистовых алюминиевых сплавов, полученных сваркой трением с перемешиванием [Текст] / А.Г. Покляцкий, А.Я. Ищенко, М.Р. Яворская // Автоматическая сварка. - 2007. - N 9. - С. . 50-53. - Библиогр.: с. 53

3. Pekkari B. The future of welding and joining // Svetsaren. — 2004. — № 1. — P. 53–59.