АО «Арконик СМЗ», Москва, Россия:

А. М. Дриц, директор по развитию бизнеса и новых технологий, канд. техн. наук, эл. почта: Alexander.Drits@arconic.com

ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет», Москва, Россия:
В. В. Овчинников, профессор каф. «Материаловедение», докт. техн. наук, эл. почта: vikov1956@mail.ru

Представлены результаты механических испытаний сварных соединений литейных алюминиевых сплавов АМ4,5Кд, АМ5 и ВАЛ16, полученных многопроходной ручной аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой Св1201 и СвАМг63, а также двухпроходной сваркой трением с перемешиванием (СТП). При СТП вращение инструмента в стыке между пластинами металла обусловливает фрикционный нагрев и пластифицирование металла. Перемещение инструмента вдоль стыка приводит к массопереносу металла в зону, освобождающуюся позади инструмента. Благодаря этому происходит перемешивание свариваемого металла с образованием сварного шва. Процессы интенсивной пластической деформации оказывают влияние на формирование микроструктуры сварного шва, от которой зависят его прочностные свойства, однако определяющим фактором является специфика температурно-временных условий, при которых выполняют СТП. Исследование структуры ядра шва выявило особую слоистую структуру металла, состоящую из рекристаллизованных зерен, разделенных большеугловыми границами. Независимость этой структуры от исходного состояния свариваемых заготовок свидетельствует о самоорганизации микроструктуры зоны ядра, в формировании которой определяющими являются температура и пластическая деформация. Установлено, что при СТП литейных алюминиевых сплавов в ядре сварного шва формируется полностью рекристаллизованная структура с одинаковым средним размером зерна в диапазоне 3,9–5,3 мкм. Показано, что формирование структуры ядра шва в процессе СТП на макроуровне обусловлено образованием слоистой структуры деформированного слоя в результате пластических сдвигов отдельных слоев, а на микроуровне этот процесс связан с формированием высокодисперсной структуры, вызванным интенсивной пластической деформацией.

1. Рязанцев В. И., Овчинников В. В., Глотов Е. Б., Кайнов В. М. Сварка алюминиевых литейных сплавов // Заготовительные производства в машиностроении. 2008. № 8. С. 17–25.
2. Овчинников В. В. Современные наукоемкие технологии в сварочном производстве // Наукоемкие технологии. 2011. № 5. С. 35–45.
3. Овчинников В. В., Манаков И. Н., Курбатова И. А. Свариваемость литейного сплава ВАЛ14 с деформируемыми сплавами 1151 и М40 // Заготовительные производства в машиностроении. 2015. № 11. С. 7–12.
4. Никитина Е. В., Фролов В. А. Металлургические и технологические особенности получения сварно-литых конструкций из алюминиевых сплавов // Сварочное производство. 2006. № 11. С. 3–8.

5. Рязанцев В. И., Глотов Е. Б., Кайнов В. М. Сварка литейных алюминиевых сплавов // Авиационная промышленность. 2008. № 1. С. 36–41.
6. Безбородов В. П., Белюк С. И., Дураков В. Г., Дампилон Б. В., Семухин Б. С. Влияние электронно-лучевой наплавки на структуру и свойства литейных алюминиевых сплавов // Сварочное производство. 2002. № 10. С. 13–15.
7. Братухин А. Г., Постников Н. С. Прогрессивные методы производства комбинированных конструкций и свойства алюминиевых литодеформированных сварных соединений // Вестник машиностроения. 1992. № 8-9. С. 35–42.
8. Братухин А. Г., Глотов Е. Б., Лукин В. И., Постников Н. С. Концепция и металлургические особенности производства литодеформированных конструкций // Сварочное производство. 1993. № 10. С. 2–4.
9. Люшинский А. В., Баранов А. А. Некоторые особенности оборудования и технологии сварки трением с перемешиванием // Сварочное производство. 2016. № 10. С. 51–54.
10. Liu H., Hu Y., Peng Ya., Chao Dou, Wang Z. The effect of interface defect on mechanical properties and its formation mechanism in friction stir lap welded joints of aluminum alloys // Journal of Materials Processing Technology. 2016. Vol. 238. P. 244–254.
11. Chen Y., Ding H., Cai Z., Zhao J., Li J. Effect of initial base metal temper on microstructure and mechanical properties of friction stir processed of Al–7B04 alloy // Materials Science and Engineering: A. 2016. Vol. 650. P. 396–399.
12. Фролов В. А., Конкевич В. Ю., Предко П. Ю., Белоцерковец В. В. Сварка трением с перемешиванием термически упрочняемого сплава В95 системы Al – Zn – Mg – Cu // Сварочное производство. 2013. № 3. С. 21–26.
13. Овчинников В. В. Технологические особенности сварки трением с перемешиванием алюминиевых и магниевых сплавов (обзор) // Машиностроение и инженерное образование. 2016. № 4. С. 22–45.
14. ГОСТ 1583–93. Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия. — Введ. 01.01.1997.
15. ТУ 1-92-159–90. Штамповки и поковки из углеродистой и легированной конструкционной стали. Технические условия. — Введ. 01.06.1990.
16. Золотаревский В. С., Белов Н. А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. — М. : МИСиС, 2005. — 376 с.
17. ГОСТ 6669–66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств (с Изм. № 1, 2, 3, 4). — Введ. 01.01.1967.
18. ГОСТ Р ИСО 4136–2009. Испытания разрушающие сварных соединений металлических материалов. Испытание на растяжение образцов, вырезанных поперек шва. — Введ. 01.01.2011.
19. McNelley T. R., Swamtnathan S., Su J. Q. Recrystallization mechanisms during friction stir welding processing of aluminum alloys // Scripta Materialia. 2008. № 58. P. 349–354.
20. Колубаев А. В., Тарасов С. Ю., Сизова О. В., Колубаев Е. А., Иванов Ю. Ф. Эволюция структуры поверхностного слоя металлов в условиях трения скольжения // Трение и износ. 2007. Т. 28, № 6. С. 582–590.
21. Huang Y., Wang T., Guo W., Wan L., Lv Sh. Microstructure and surface mechanical property of AZ31 Mg/SiCp surface composite fabricated by Direct Friction Stir Processing // Materials and Design. 2014. № 59. P. 274–278.
22. Kolubaev A. V., Kolubaev E. A., Sizova O. V., Zaikina A. A., Rubtsov V. E. et al. On the Similarity of Microstructure Generation in Friction Stir Welding and Sliding Test // Journal of Friction and Wear. 2015. Vol. 36, No. 2. P. 127–131.
23. Дриц А. М., Овчинников В. В., Михайловская А. В., Кищик М. С. Влияние размера зерна листов из сплава 1565чМ на структуру и свойства соединений, полученных СТП // Технология легких сплавов. 2016. № 3. С. 36–43.