ЗАО «АРКОНИК СМЗ», Самара, Россия:

А. М. Дриц, директор по развитию бизнеса, эл. почта: alexander.drits@arconic.com

ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет», Москва, Россия:

В. В. Овчинников, профессор

ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель», Чебоксары, Россия:
В. А. Бакшаев, генеральный директор

Определены оптимальные параметры режима сварки трением с перемешиванием (СТП) плит толщиной 28 мм из алюминия марки АД0. Показано, что при СТП плит из алюминия АД0 качественное формирование швов можно обеспечить в результате использования двухсторонней сварки (поочередно с лицевой и корневой сторон соединения). Проведены сравнительные механические испытания соединений плит, выполненные сваркой трением с перемешиванием и многопроходной ручной аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой СвА5. Ударная вязкость металла шва определена при комнатной и пониженной (–60 ^oC) температурах. Установлено, что прочность сварного соединения при СТП составляет более 95 % свойств основного материала, при этом разрушение образцов происходит по основному материалу в зоне термического влияния. При ручной аргонодуговой сварке прочностные свойства сварного соединения составляют 80–85 % прочности основного металла и разрушение происходит по металлу шва. Показано, что ударная вязкость для всех случаев при температуре –60 ^oC выше, чем при температуре 20 ^oC, абсолютные значения ударной вязкости у сварного шва, выполненного СТП, выше, чем у основного металла, а для случая сварки плавлением ниже, чем у основного металла. При сварке трением с перемешиванием в зонах шва и термомеханического воздействия наблюдаются в основном мелкие зерна размером 5–6 мкм, а также небольшое количество более крупных зерен размером 20–25 мкм. Для зоны термического влияния характерна равноосная рекристаллизованная структура с размером зерна 50–60 мкм. В металле шва можно отметить наличие характерной «луковичной» структуры. При детальном рассмотрении можно обнаружить двухуровневую структуру «колец». Между кольцами первого уровня наблюдаются кольца другого уровня, которые можно характеризовать как субструктуру. Основной причиной образования слоев, вероятно, является конкуренция процессов деформационного упрочнения и разупрочнения, обусловленного фрикционным нагревом и теплом, вызванным деформированием. В результате этого образуется слой металла с одинаковой степенью деформации, а на его границе с нижележащим материалом имеет место минимальное значение предела текучести, что приводит к пластическому сдвигу всего слоя относительно основы. Данный процесс повторяется вновь, образуется слоистая структура. Сварка трением с перемешиванием успешно применена для изготовления сварного вагона-цистерны модели 15-6901 с котлом из алюминия марки АД0 толщиной 28 мм, включая сварку заготовок эллиптических днищ, подвергающихся холодной деформации после сварки.

1. Воробьева Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. — М. : Химия, 1975. — 816 с.
2. Дятлова В. Н. Коррозионная стойкость металлов и сплавов. справочник. Изд. 2-е. — М. : Машиностроение, 1964. — 192 с.
3. Битюцкий Н. А., Урушев С. В. Оценка возможности восстановления ресурса специализированных вагонов-цистерн с котлами из алюминиевых сплавов : сб. науч. тр. Вып. 3. — СПб. : Инженерный центр вагоностроения, 2007. С. 81–90.
4. Дриц А. М., Овчинников В. В., Бакшаев В. А. Критерии выбора параметров режима сварки трением с перемешиванием тонких листов из алюминиевого сплава 1565ч // Цветные металлы. 2018. № 1. С. 85–93.
5. Битюцкий Н. А. Исследование эксплуатационных повреждений вагонов-цистерн с котлами из алюминиевых сплавов // Транспорт Урала. 2009. № 2 (21). С. 52–55.
6. Arbegast W. J. Friction Stir Welding After a Decade of Development // Welding Journal. 2006. No. 3. P. 28–35.
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. Ding J. et al. Friction Stir Welding Flies High at NASA // Welding Journal. 2006. No. 3. P. 54–59.
9. Okamura H., Aota K., Ezumi M. Friction Stir Welding of Aluminum Alloy and Application to Structure // Journal of Japan Institute of Light Metals. 2000. No. 4. P. 166–172.
10. Овчинников В. В., Дриц А. М., Малов Д. В. Особенности сварки листов сплава 1565ч в нагартованном состоянии // Заготовительные производства в машиностроении. 2014. № 11. С. 8–14.
11. Овчинников В. В. Технологические особенности сварки трением с перемешиванием алюминиевых и магниевых сплавов (Обзор) // Машиностроение и инженерное образование. 2016. № 4. С. 22–45.
12. Дриц А. М., Овчинников В. В., Малов Д. В. Двухпроходная сварка трением с перемешиванием листов из сплава 1565чМ // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2014. № 6. С. 36–42.
13. Дриц А. М., Овчинников В. В. Механические свойства сварных соединений листов из сплава 1565чНН // Технология легких сплавов. 2014. № 12. С. 32–39.
14. Malopheyev S., Mironov S., Kaibyshev R. Mechanical properties and structure of FSW of rolled Zr-modified AA5083 alloy // AIP Conference Proceedings. 2016. Vol. 1783. P. 1–4.
15. ГОСТ 1497–84. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 01.01.1986. — М. : Стандартинформ, 2008. — 24 с.
16. ГОСТ 6996–66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. — Введ. 01.01.1967.
17. ГОСТ 17232–99. Плиты из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия. — Введ. 08.10.1999.
18. Цистерна из алюминия для химических грузов, модель 15-6901. URL: https://www.uniwagon.com/products/tank_cars_for_transportation_of_chemically_active_substances/tank_car_for_concentrated_nitric_acid_model_15-6901/ (дата обращения : 04.03.2018).