Акционерное общество «Самарский металлургический завод» (Самара, Россия)

А. М. Дриц, директор по развитию бизнеса и технологий, канд. техн. наук, доцент, dritsam@gmail.com

Московский политехнический университет (Москва, Россия)

В. В. Овчинников, заведующий кафедрой «Материаловедение», докт. техн. наук, проф., vikov1956@mail.ru
П. С. Дмитрашко, аспирант кафедры «Материаловедение», garentor@mail.ru
Д. М. Богуш, аспирант кафедры «Материаловедение», den.bogush@mail.ru

Представлены результаты изучения технологии точечной сварки с перемешиванием нахлесточных соединений листов алюминиевого сплава 6022 толщиной 1 мм. Установлено, что характеристики прочности соединений определяются ключевыми параметрами режима обработки – частотой вращения инструмента, величиной осевого давления на инструмент и продолжительностью сварки. Выполнено тестирование при скоростях вращения рабочего инструмента 600, 800, 1000, 1800, 2500 и 4000 мин^–1. Для отдельных образцов измерена тепловая мощность при сварке и зафиксирован термический цикл. Анализ макроструктуры позволил установить, что бездефектные точечные соединения формируются в широком интервале скоростей вращения инструмента – от 800 до 2500 мин^–1. При продолжительности сварки 3 с оптимальные значения других параметров режима следующие: частота вращения инструмента – 1000–1800 мин^–1, осевое давление — 4500–5000 Н. Такой режим сварки методом трения с перемешиванием позволяет получить соединения с разрушающим усилием при отрыве 0,92–0,98 кН и при сдвиге – 2,46–2,58 кН. Во всех рассмотренных режимах сварки наблюдали измельчение зерен металла в зоне перемешивания. Удаление механического загрязнения контактных поверхностей листов в пакете не приводит к заметному повышению показателей разрушающей нагрузки при сдвиге и отрыве. Проведение после сварки искусственного старения способствует повышению значений разрушающего усилия на срез и отрыв сварной точки в среднем на 25–30 %.

Исследование профинансировано в рамках гранта В. Е. Фортова Московского политехнического университета.
При исследовании использовано оборудование Центра коллективного пользования «Наукоемкие технологии в машиностроении» Московского политехнического университета.

1. You X. и др. A review of research on aluminum alloy materials in structural engineering // Developments in the Built Environment. 2024. Т. 17. 100319.
2. Дриц А. М., Овчинников В. В. Сварка алюминиевых сплавов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Изд-во «Руда и металлы», 2020. – 476 с.
3. Suryanarayanan R., Sridhar V. G. Studies of the effect of friction stir spot welding process parameters – review // Materials. 2020. Vol. 37. P. 2695–2702.
4. Heidarzadeh A. Friction stir welding/processing of metals and alloys: A comprehensive review on microstructural evolution // Progress in Materials Science. 2021. Vol. 117. 100752.
5. Suryanarayanan R., Sridhar V. G. Influence of process parameters in pinless friction stir spot welding of alloys Al 5754-Al 6061 // Materials. 2020. Vol. 9. P. 261–272.
6. Ovchinnikov V. V., Drits A. M. Friction stir welding of aluminum alloys with additional cooling of a welded joint // Russian Metallurgy (Metally). 2022. Vol. 2021. P. 1488–1497.
7. Drits A. M., Ovchinnikov V. V., Reztsov R. B. Properties and structure of 1561CH alloy in the FSW zone of intersection of welds // Inorganic Materials: Applied Research. 2024. Vol. 15. P. 1174–1180.
8. Malafaia A. M., Milan M. T., Oliveira M. F., Spinelli D. Fatigue behavior of friction stir spot welding and riveted joints in an Al alloy // Procedia Engineering. 2010. Vol. 2. P. 1815–1821.
9. Knyazhev E. O. Friction and wear of composite material based on Al – Mg alloy modified by iron powder via friction stir proces sing // Journal of Friction and Wear. 2025. Vol. 46. P. 107–111.
10. Wang D. A., Chen C. H. Fatigue lives of friction stir spot welds in aluminum 6061-T6 sheets // Journal of Materials Processing Technology. 2009. Vol. 209, Nо. 1. P. 367–375.
11. Lakshminarayanan A. K., Annamalai V. E., Elangovan K. Identification of optimum friction stir spot welding process parameters controlling the properties of low carbon automotive steel joints // Journal of Materials Research and Technology. 2015. Vol. 4, Nо. 3. P. 262–272.
12. Grujicic M., Arakere G., Yalavarthy H.V., He T. et al. Modeling of AA5083 mate-rial microstructure evolution during butt friction-stir welding // Journal of Materials Engineering and Performance. 2010 Vol. 19, Iss. 5. P. 672–684.
13. Kakarla S. S. T. et al. Dimensional finite element model of the friction stir spot welding and processing III. – San Francisco, 2005. – 275 p.
14. Красильников В. В., Шагабутдинов Э. Р., Кузнецов М. Е., Бородулин И. В., Каратыш В. В. Точечная сварка трением с перемешиванием с разделением цикла сварки для нахлесточных соединений // Вестник Перм. нац. исслед. политехн. ун-та. Машиностроение, материаловедение. 2015. № 1. С. 48–53.
15. Aydın H., Tuncel O., Tutar M., Bayram A. Influence of tool pin profile on hook geometry and mechanical properties of aluminum alloy AA6082-T6 spot welded with stir welding // Canadian Society Mechanical Engineering. 2021. Vol. 45. P. 233–248.
16. Aydin H., Tuncel O., Umur Y., Tutar M., Bayram A. Effect of welding parameters on microstructure and mechanical properties of stirred point welds of aluminum alloy AA6082-T6. // Indian Journal English Mathematical Sciences. 2017. Vol. 24. P. 215–227.
17. Buffa G., Fanelli P., Fratini L., Vivio F. Influence of connection geometry on micro- and macromechanical properties of friction stir spot weld joints // Procedia Engineering. 2014. Vol. 81. P. 2086–2091.
18. ГОСТ 6996–66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. – Введ. 01.01.1967.
19. Масленников А. В., Ерофеев В. А. Физико-математическая модель сварки трением с перемешиванием // Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 10. С. 64–73.
20. Охапкин К. А. Расчетно-теоретический анализ тепловых процессов при точечной сварке трением // Научно-технические ведомости СПбГПУ, Наука и образование. 2012. № 1. С. 172–176.
21. Филиппов М. А., Шешуков О. Ю. Трение и антифрикционные материалы: учеб. пособие / М-во науки и высш. образования РФ. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2021. – 204 с.