Исследование влияния параметров режима сварки трением с перемешиванием меди на механические свойства и электропроводность сварных соединений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

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.

Об авторах

Валерий Владимирович Атрощенко

Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа

Email: 91250@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7145-7532

доктор технических наук, заведующий кафедрой современных методов сварки и контроля конструкций

Россия

Алексей Сергеевич Селиванов

ООО «Аттестационный центр СваркаТехСервис», Уфа

Автор, ответственный за переписку.
Email: selivanov@naks-rb.ru
ORCID iD: 0000-0001-9631-2102

кандидат технических наук, начальник научно-технического отдела

Россия

Владислав Сергеевич Лобачев

ООО «Аттестационный центр СваркаТехСервис», Уфа

Email: Vladik1997okt@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0615-5401

инженер научно-технического отдела

Россия

Юрий Владимирович Логачев

Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа

Email: yuryk33@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4575-9670

магистрант

Россия

Артем Радифович Садрисламов

Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа

Email: artem22sad@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9528-3266

магистрант 

Россия

Список литературы

  1. Albannai A.I. Review the common defects in friction stir welding // International journal of scientific and technology research. 2020. Vol. 9. № 11. P. 318–329.
  2. Sahlot P., Singh A.K., Badheka V., Arora A. Friction stir welding of copper: numerical modeling and validation // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2019. Vol. 72. № 5. P. 1339–1347. doi: 10.1007/s12666-019-01629-9.
  3. Singh V.P., Patel S.K., Ranjan A., Kuriachen B. Recent research progress in solid state friction-stir welding of aluminium-magnesium alloys: a critical review // Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9. № 3. P. 6217–6256. doi: 10.1016/j.jmrt.2020.01.008.
  4. Heidarzadeh A., Paidar M., Güleryüz G., Vatankhah Barenji R. Application of nanoindentation to evaluate the hardness and yield strength of brass joints produced by FSW: microstructural and strengthening mechanisms // Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2020. Vol. 20. № 2. Article number 41. doi: 10.1007/s43452-020-00046-w.
  5. Zhang H., Wang M., Zhu Z., Zhang X., Yu T., Yang G.X. Improving the structure-property of aluminum alloy friction stir weld by using a non-shoulderplunge welding tool // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016. Vol. 87. № 1-4. P. 1095–1104. doi: 10.1007/s00170-016-8599-z.
  6. Akinlabi E.T., Mahamood R.M. Introduction to Friction Welding, Friction Stir Welding and Friction Stir Processing // Solid-State Welding: Friction and Friction Stir Welding Processes. Springer, 2020. P. 1–12. doi: 10.1007/978-3-030-37015-2_1.
  7. Zhang Y., Cao X., Larose S., Wanjara P. Review of tools for friction stir welding and processing // Canadian Metallurgical Quarterly. 2012. Vol. 51. № 3. P. 250–261. doi: 10.1179/1879139512Y.0000000015.
  8. Rai R., De A., Bhadeshia H.K.D.H., DebRoy T. Review: Friction stir welding tools // Science and Technology of Welding and Joining. 2011. Vol. 16. № 4. P. 325–342. doi: 10.1179/1362171811Y.0000000023.
  9. Mishra R.S., Ma Z.Y. Friction stir welding and processing // Materials science and engineering. 2005. Vol. 50. № 1-2. P. 1–78. doi: 10.1016/j.mser.2005.07.001.
  10. Li X., Zhang Z., Peng Y., Yan D., Tan Z., Zhou Q., Wang K., Zhou M. Microstructure and mechanical properties of underwater friction stir welding of CNT/Al-Cu-Mg composites // Journal of Materials Research and Technology. 2022. Vol. 18. P. 405–415. doi: 10.1016/j.jmrt.2022.02.089.
  11. Singh G., Thakur A., Singh S., Sharma N. Friction stir welding of copper: Processing and multi-objective optimization // Indian Journal of Engineering and Materials Sciences. 2020. Vol. 27. № 3. P. 709–716.
  12. Shen J.J., Liu H.J., Cui F. Effect of welding speed on microstructure and mechanical properties of friction stir welded copper // Materials and Design. 2010. Vol. 31. № 8. P. 3937–3942. doi: 10.1016/j.matdes.2010.03.027.
  13. Hwang Y.M., Fan P.L., Lin C.H. Experimental study on Friction Stir Welding of copper metals // Journal of Materials Processing Technology. 2010. Vol. 210. № 12. P. 1667–1672. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2010.05.019.
  14. Farrokhi H., Heidarzadeh A., Saeid T. Frictions stir welding of copper under different welding parameters and media // Science and Technology of Welding and Joining. 2013. Vol. 18. № 8. P. 697–702. doi: 10.1179/1362171813Y.0000000148.
  15. Атрощенко В.В., Селиванов А.С., Логачёв Ю.В., Кагарманов Э.И., Сафиуллин Р.Ш. Современное состояние и перспективы развития сварки изделий из меди трением с перемешиванием // Сварка и диагностика. 2021. № 2. С. 39–42. doi: 10.52177/2071-5234_2021_02_39.
  16. Kumar A., Raju L.S. Influence of tool pin profiles on friction stir welding of copper // Materials and Manufacturing Processes. 2012. Vol. 27. № 12. P. 1414–1418. doi: 10.1080/10426914.2012.689455.
  17. Lee W.-B., Jung S.-B. The joint properties of copper by friction stir welding // Materials Letters. 2004. Vol. 58. № 6. P. 1041–1046. doi: 10.1016/j.matlet.2003.08.014.
  18. Asadi P., Mirzaei M., Akbari M. Modeling of pin shape effects in bobbin tool FSW // International Journal of Lightweight Materials and Manufacture. 2022. Vol. 5. № 2. P. 162–177. doi: 10.1016/j.ijlmm.2021.12.001.
  19. Mehta K.P, Badheka V.J. A review on dissimilar friction stir welding of copper to aluminum: process, properties, and variants // Materials and Manufacturing Processes. 2016. Vol. 31. № 3. P. 233–254. doi: 10.1080/10426914.2015.1025971.
  20. Liua X.C., Sun Y.F., Nagira T., Ushioda K., Fujii H. Evaluation of dynamic development of grain structure during friction stir welding of pure copper using a quasi in situ method // Journal of Materials Science and Technology. 2019. Vol. 35. № 7. P. 1412–1421. doi: 10.1016/j.jmst.2019.01.018.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ,



Данный сайт использует cookie-файлы

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

О куки-файлах