ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» (СПбГПУ):

А. И. Рудской, докт. техн. наук, член-корр. РАН, ректор, эл. почта: rector@spbstu.ru

А. А. Наумов, канд. техн. наук, доцент

Е. В. Черников, инженер каф. технологии и исследования материалов

Рассмотрен новый метод интенсивной пластической деформации — обработка трением с перемешиванием, который был запатентован в 1991 г. Британским институтом сварки. Показана принципиальная схема процесса и описаны его стадии: погружение инструмента, выдержка, перемешивание металла, извлечение инструмента. Виртуальная модель инструмента была создана в программе Solid Works и импортирована в лицензионную программу конечно-элементного моделирования Deform 3DTM, которая позволяет прогнозировать течение металла в процессе обработки с одновременным решением температурной задачи. С помощью математического моделирования рассчитано распределение температур в обрабатываемой области в продольном и поперечном направлениях при внедрении инструмента в основной металл. Установлено, что неравномерность температурных полей, полученных при моделировании процесса погружения инструмента, начинается при активном воздействии его плечиков; наблюдается небольшая разница температур зоны опережения и зоны выброса. Интенсивный разогрев металла начинается при касании плечиков инструмента поверхности обрабатываемого металла.

Работа выполнена в СПбГПУ по договору № 14.Z50.31.0018 с Министерством образования и науки Российской Федерации.

1. Pat. 9125978.8 UK. Improvements relating to friction welding / Thomas W. M., Nicholas E. D., Needham J. C., Murch M. G., Temples mith P., Dawes C. J. — Publ. 10.06.1993.
2. А. с. 195846 СССР, МПК В 23 К. Способ сварки металлов трением / Ю. В. Клименко ; заявл. 09.11.1965 ; опубл. 04.05.1967, Бюл. № 10.
3. Рудской А. И. Наноструктурированные металлические материалы. — СПб. : Наука, 2011. — 270 с.
4. Pashazadeh H., Teimournezhad J., Masoumi A. Numerical investigation on the mechanical, thermal, metal lurgical and material flow characteristics in friction stir welding of copper sheets with experimental verification // Materials and Design. 2014. P. 619–632.
5. Ma Z. Y., Xue P., Ni D. R., Xiao B. L. Fabrication of ultrafinegrained materials with enhanced mechanical properties by friction stir processing // Thermec'2013 Book of Abstracts. 2013. P. 381–382.
6. Mishra R. S., Ma Z. Y. Friction stir welding and processing // Materials Science and Engineering: R: Reports. — 2005. P. 1–78.
7. Buffa G., Hua J., Shivpuri R., Fratini L. A continuum based fem model for friction stir welding — model development // Materials Science and Engineering: A. 2005. P. 389–396.