Doctor of Sciences (Engineering), Head of Chair of Modern Methods of Welding and Structural Control
доктор технических наук, заведующий кафедрой современных методов сварки и контроля конструкций
PhD (Engineering), Head of Scientific and Technical Department
кандидат технических наук, начальник научно-технического отдела
engineer of Scientific and Technical Department
инженер научно-технического отдела
graduate student
магистрант
graduate student
магистрант
Copper is widely used when producing current-conducting parts, basically the electrotechnical power equipment buses. Traditional ways of welding copper become complicated because of high thermal conductivity, fluidity, significant oxidation at fusing temperature, and susceptibility. The application of the solid-phase welding methods, a prominent representative of which is friction stir welding (FSW), is one of the ways to solve problems when welding copper. The paper presents the experimental study of the influence of a tool working part shape and the welding mode parameters: welding rate, tool rotation frequency, and tool dip angle – on the possibility of the appearance of defects in welded joints of M1 copper plates of 5 mm in thickness produced by FSW. The paper contains the results of mechanical tests on static tension and bending of welded joints with a tunnel defect and without it. Welded joints with a tunnel defect showed a decrease in mechanical properties level: the value of ultimate tensile strength at stretching is lower by 33 %, and the specific elongation is lower by 8 % than ones of a joint without defects. The authors specify some factors influencing the appearance of defects at FSW: the welding rate, tool rotation frequency, tool working part construction, tool dip angle, strength and depth of immersion, pin displacement, blank thickness, and grip conditions. The study identified that the application of a tool with a concave surface taper shoulder allows producing welded joints without external and internal defects. Based on data obtained during the experimental research, the authors determined the welding modes, which makes it possible to produce welded joints with the electrical resistance value at the level of a parent metal: tool rotation frequency is 1250 rpm, welding rate is 25 mm/min, and tool immersion depth is no less than 0.41 mm.
Медь находит широкое применение при изготовлении токоведущих деталей, в основном электротехнических шин силового оборудования. Сварка меди традиционными способами осложняется высокой теплопроводностью, жидкотекучестью, значительным окислением при температуре плавления и склонностью к образованию трещин. Одним из путей решения проблем, возникающих при сварке меди, является применение способов сварки в твердой фазе, ярким представителем которых является сварка трением с перемешиванием (СТП). В работе проведены экспериментальные исследования влияния формы рабочей части инструмента и параметров режима сварки: скорости сварки, частоты вращения инструмента и угла наклона инструмента – на возможность возникновения дефектов в сварных соединениях пластин из меди марки М1 толщиной 5 мм, выполненных СТП. Приведены результаты механических испытаний на статическое растяжение и изгиб сварных соединений с туннельным дефектом и без него. Сварные соединения с туннельным дефектом показали снижение уровня механических свойств: величина временного сопротивления при растяжении ниже на 33 %, а относительного удлинения – на 8 %, чем у соединений без дефектов. Указан ряд факторов, влияющих на вероятность возникновения дефектов при СТП: скорость сварки, частота вращения инструмента, конструкция рабочей части инструмента, угол наклона инструмента, сила и глубина погружения, смещение пина, толщина заготовки и условия закрепления. Установлено, что применение инструмента с конической формой заплечика с вогнутой поверхностью позволяет получить сварные соединения без наружных и внутренних дефектов. На основании данных, полученных в ходе экспериментальных исследований, были определены режимы сварки, позволяющие получать сварные соединения с величиной электрического сопротивления на уровне основного металла: частота вращения инструмента – 1250 об/мин, скорость сварки – 25 мм/мин, глубина погружения инструмента – не менее 0,41 мм.