Московский политехнический университет (Москва, Россия)

Р. А. Латыпов, профессор кафедры «Оборудование и технологии сварочного производства», докт. техн. наук, профессор, latipov46@mail.ru
К. А. Грешилов, аспирант кафедры «Оборудование и технологии сварочного производства», greshilov.kirill@yandex.ru
Г. Р. Латыпова, доцент кафедры «Оборудование и технологии сварочного производства», канд. техн. наук, доцент, g.r.latypova@mospolytech.ru
В. Б. Деев, заведующий кафедрой «Оборудование и технологии сварочного производства», докт. техн. наук, профессор, deev.vb@mail.ru

Исследованы свойства сварных соединений из сплава АМг3, полученных ручными клещами для точечной сварки трением с перемешиванием. Разработана методика определения площади сечения сварной точки, заключающаяся в обработке фотографий образцов после испытаний с использованием CAD-систем, позволяющая повысить точность определения площади сечения сварной точки и существенно сократить время на проведение измерений и расчетов. Определен рациональный режим точечной сварки трением с перемешиванием сплава АМг3 с помощью ручных клещей. Установлено, что прочность соединения, полученного на рациональном режиме, составляет 151–174 МПа, что приблизительно равно 86 % предела прочности сплава АМг3 в исходном состоянии. Представлена макроструктура сечения сварной точки и результаты ее томографических исследований. При этом показано, что дефекты типа пор, трещин и несплошностей в зоне соединения отсутствуют, отмечено, что результаты металлографических и томографических исследований достаточно хорошо коррелируют между собой. Выявлено, что точка имеет форму вытянутого овала с четко прослеживаемой границей, ее длина составила 7,0 мм, ширина – 5,06 мм, толщина образца в зоне воздействия бурта инструмента – 3,96 мм, глубина технологического углубления от пина инструмента – 3,15 мм, диаметр – 3,12 мм. Установлено, что микротвердость основного металла и зоны соединения отличаются незначительно. При этом следует отметить, что микротвердость зоны сварного соединения несколько выше, чем для основного металла, что можно объяснить наклепом, вызванным механическим воздействием инструмента для СТП в процессе сварки на эту зону. Показана перспективность применения разработанного экспериментального малогабаритного устройства для точечной сварки трением с перемешиванием деталей толщиной до 3,0 мм из алюминия и его сплавов.

1. Карманов В. В., Каменева А. Л., Карманов В. В. Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов: сущность и специфические особенности процесса, особенности структуры сварного шва // Вестник ПНИПУ. 2012. № 32. С. 67–78.
2. Nandan R. Recent advances in friction stir welding process, weldment structure and properties // Progress in Materials Science. 2008. Vol. 53. P. 980–1023.
3. Akbari M., Rahimi Asiabaraki H., Hassanzadeh E., Esfandiar M. Simulation of dissimilar friction stir welding of AA7075 and AA5083 aluminium alloys using Coupled Eulerian–Lagrangian approach // Welding International 2023. Р. 1–11.
4. Сергеева Е. В. Сварка трением с перемешиванием в авиакосмической промышленности (обзор) // Автоматическая сварка. 2013. № 5. С. 58–62.
5. А. с. 195846 СССР. Способ сварки металлов трением / Ю.В. Клименко, Бюл. № 10. 1967.
6. Ищенко А. Я., Подъельников С. В., Покляцкий А. Г. Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов (обзор) // Автоматическая сварка. 2007. № 11. С. 32–38.
7. Овчинников В. В. Исследование свариваемости и разработка технологии сварки распределенными источниками тепла алюминиево-литиевых сплавов : дис. … докт. техн. наук / Рос. самолетостр. корпорация «Миг»; Моск. гос. индустр. ун-т. – М., 2003. – 377 с.
8. Суслов А. Г., Базров Б. М., Безъязычный В. Ф., Авраамов Ю. С. Сварка трением с перемешиванием // Наукоемкие технологии в машиностроении. – М. : Машиностроение, 2012. С. 136–140.
9. Mehri A., Abdollah-zadeh A., Habibi N., Hajian M., Wang J. T. The effects of rotational speed on microstructure and mechanical properties of friction stir-welded 7075-t6 thin sheet // J. of Materi Eng and Perform. 2020. Vol. 29. P. 2316–2323.
10. Anand R., Sridhar V. G. Studies on process parameters and tool geometry selecting aspects of friction stir welding – A review // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 27. P. 576–583.
11. Грешилов К. А., Латыпов Р. А. Перспективы применения мобильной точечной сварки трением с перемешиванием в автомобильной промышленности // Современные автомобильные материалы и технологии : cборник научных статей 16-й Международной научно-технической конференции. – Курск, 2024. С. 42–45.
12. Грешилов К. А., Латыпов Р. А. Особенности точечной сварки трением с перемешиванием (Обзор) // Современное перспективное развитие науки, техники и технологий : сборник научных статей 2-й Международной научно-технической конференции (11 октября 2024 года). – Курск : ЗАО «Университетская книга», 2024. С. 131–138.
13. Anand R., Sridhar V. G. Studies on process parameters and tool geometry selecting aspects of friction stir welding – A review // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 27. P. 576–583.
14. Zhai M., Wu C., Su H. Influence of tool tilt angle on heat transfer and material flow in friction stir welding // Journal of Manufacturing Processes. 2020. Vol. 59. P. 98–112.
15. Pietras A., Zadroga L., Lomozik M. Characteristics of welds formed by pressure welding incorporating stirring of the weld material (FSW) // Welding International. 2004. № 1. P. 5–10.
16. Зенин М. Н., Гурьев А. М., Иванов С. Г., Гурьев М. А., Черных Е. В. Влияние высокотемпературного отжига алюминиевых сплавов АМг6 и В95 на их структурно-фазовое состояние и прочностные свойства // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2022. № 1. С. 106–114.

17. Oosterkamp A., Oosterkamp L., Nordeide A. “Kissing Bond” phenomena in solid-state welds of aluminum alloys // Welding Journal. 2004. № 8. P. 225–231.
18. Elmetwally H. T., SaadAllah H. N., Abd-Elhady M., Abdel-Magied R. K. Optimum Rotational and Traverse Speeds of Al – Cu Joints Welded by FSW Based on the Formability of The Joint // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2020. Vol. 110. P. 163–175.