| 2026 №03 (05) |
DOI of Article 10.37434/as2026.03.06 |
2026 №03 (07) |
Журнал «Автоматичне зварювання», № 3, 2026, с. 42-50
Дослідження термодеформаційних процесів при зварюванні тертям жароміцних нікелевих сплавів
І.В. Зяхор
, А.М. Левчук
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11.
E-mail: zyakhor2@ukr.net
При впровадженні нових конструкцій авіаційних газотурбінних двигунів актуальним є розроблення технологій твердофазного з’єднання жароміцних нікелевих сплавів у одно- та різнорідному сполученнях. У роботі досліджували процеси контактної взаємодії на початкових стадіях процесу зварювання тертям (ЗТ) ливарного лопаточного сплаву ВЖЛ12У з кованим дисковим сплавом ЕІ698ВД. Експерименти по ЗТ проводили на зразках сплавів, виготовлених ПАТ «Мотор Січ». Для дослідження контактної взаємодії на початкових стадіях (до початку процесу осадки заготовок) виконували зупинку процесу ЗТ за різними варіантами і проводили аналіз поверхні заготовок. Встановлено, що процеси контактної взаємодії до початку осадки заготовок характеризуються «вибуховим» руйнуванням фрикційних зв’язків, наявністю виплесків металу, що розходяться у радіальному напрямку. Температура металу у зоні контактної взаємодії перевищує значення температури плавлення, принаймні сплаву ВЖЛ12У. У центральній частині перерізу заготовок процес ЗТ супроводжується глибинним вириванням і перемішуванням елементів структури, а для периферійних ділянок характерним є руйнування металевих зв’язків по поверхні тертя, яка зміщується у більш легований сплав ВЖЛ12У. У зоні контактної взаємодії утворюється перехідний прошарок, ширина якого змінюється по перерізу заготовок і становить від 30 до 450 мкм. Показано, що на початковій стадії процесу ЗТ, принаймні до початку процесу осадки заготовок, не досягається ізоляція зони контакту заготовок від взаємодії з навколишнім середовищем. Визначено умови для мінімізації несприятливих фазових перетворень у зварному з’єднанні сплавів ВЖЛ12У і ЕІ698ВД при ЗТ: застосовування високих значень тиску, принаймні на заключній стадії гальмування обертання, тривалість якої повинна бути достатньою для витіснення перехідного прошарку за межі перерізу заготовок. Бібліогр. 20, табл. 2, рис. 12.
Ключові слова: жароміцні нікелеві сплави, зварювання тертям, з’єднання, термічний цикл, мікроструктура, γ’-фаза, мікротвердість
Отримано 12.03.2026
Отримано у переглянутому вигляді 07.05.2026
Підписано до друку 14.05.2026
Оприлюднено 20.05.2026
Список літератури
1. Reed, R.C. (2008) The superalloys: fundamentals and applications. New York, Cambridge University Press.2. Das, N. (2010) Advances in nickel-based cast superalloys. Trans. Indian Inst. Met., 63, 265–274. DOI: https://doi. org/10.1007/s12666-010-0036-7
3. Henderson, M.B., Arrell, D., Hoebel, M., Larsson, R., Marchant, G. (2004) Nickel-based superalloy welding practices for industrial gas turbine applications. Sci. and Techn. of Welding and Joining, 9(1), 13–21. DOI: https://doi.org/10.1179/136217104225017099
4. Preuss, M., Threadgill, P. (2010) Solid state welding of aeroengine materials. Encyclopedia of aerospace engineering. Ed. by R. Blockley and W. Shyy. DOI: https://doi.org/10.1002/9780470686652.eae222
5. Preuss, М., Withers, P.J., Baxter, G.J. (2006) A comparison of inertia friction welds in three nickel base superalloys. Mater. Sci. Eng. A, 437, 38–45. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.04.058
6. Raab, U., Levin, S., Wagner, L., Heinze C. (2015) Orbital friction welding as an alternative process for blisk manufacturing. J. of Mater. Proc. Technol., 215, 189–192. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2014.06.019
7. Ajay, V., Babu, N.K., Ashfaq, M. et al. (2021) A review on rotary and linear friction welding of inconel alloys. Trans. Indian Inst. Met., 74, 2583–2598. DOI: https://doi.org/10.1007/s12666-021-02345-z
8. Huang, Z.W., Li, H.Y., Preuss, M., Karadge, M. et al. (2007) Inertia friction welding dissimilar nickel-based superalloys alloy 720Li to In718. Metall. Mater. Trans. A, 38, 1608–1619. DOI: https://doi.org/10.1007/s11661-007-9194-6
9. Wang, F.F., Li, W.Y., Li, J.L., Vairis, A. (2014) Process parameter analysis of inertia friction welding nickel-based superalloy. Inter. J. Adv. Manuf. Technol., 71, 1909–1918. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-013-5569-6
10. Masoumi, F., Shahriari, D., Monajati, H., Cormier, J. et al. (2019) Linear friction welding of AD730™ Ni-base superalloy: Process-microstructure property interactions. Materials & Design, 183, 108–117. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.108117
11. Ola, O.T., Ojo, O.A., Wanjara, P., Chaturvedi, M.C. (2012) Analysis of microstructural changes induced by linear friction welding in a nickel-base superalloy. Metal. Mater. Trans. A, 42A, 3761–3777. DOI: https://doi.org/10.1007/s11661-011-0774-0
12. Ola, O.T., Ojo, O.A., Wanjara, P., Chaturvedi, M.C. (2011) Crack free welding of IN 738 by linear friction welding. Adv. Mater. Research, 278, 446–453. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.278.446
13. Tra, T.H., Sakaguchi, M. (2016) High cycle fatigue behavior of the IN718/M247 hybrid element fabricated by friction welding at elevated temperatures. J. of Sci.: Adv. Mat. and Devices, 1(4), 501–506. DOI: https://doi.org/10.1016/j. jsamd.2016.08.009
14. Taysom, B.S., Sorensen, C.D., Nelson, T.W. (2021) Strength in rotary friction welding of five dissimilar nickel-based superalloys. Welding J., 100, 302-s–308-s. DOI: https://doi.org/10.29391/2021.100.027
15. Amegadzie, M.Y., Ola, O.T., Ojo, O.A., Wanjara, P., Chaturvedi, M.C. (2012) On liquation and liquid phase oxidation during linear friction welding of nickel-base IN 738 and CMSX 486 superalloys. 12th International Symposium on Superalloys (Superalloys 2012), Seven Springs Mountain Resort, PA. 587–594. DOI: https://doi.org/10.7449/2012/ Superalloys_2012_587_594
16. Кучук-Яценко С.И., Зяхор И.В., Великоиваненко Е.А., Розынка Г.Ф. (2009) Расчетная оценка термодеформационных условий формирования соединений жаропрочного сплава ЭИ698ВД при сварке трением. Автоматическая сварка, 7, 8–13.
17. Зяхор І.В., Завертанний М.С., Левчук А.М., Капітанчук Л.М. (2020) Особливості формування з’єднань різнойменних жароміцних нікелевих сплавів при зварюванні тертям. Автоматичне зварювання, 8, 38–44. DOI: https://doi.org/10.37434/as2020.08.06
18. Зяхор І.В., Левчук А.М. (2026) Мікроструктура і фазовий склад з’єднань ливарного і кованого жароміцних нікеле вих сплавів при зварюванні тертям. Сучасна електрометалургія, 1, 53–63. DOI: https://doi.org/10.37434/ sem2026.01.07
19. Зяхор И.В. (2001) Современное оборудование для сварки трением. Автоматическая сварка, 7, 48–52.
20. Кучук-Яценко С.И., Миленин А.С., Великоиваненко Е.А., Антипин Е.В., Дидковский А.В. (2018) Математическое моделирование процесса нагрева металла при контактной стыковой сварке непрерывным оплавлением. Автоматичне зварювання, 10, 3–10. DOI: http://doi. org/10.15407/as2018.10.01
Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.