Automatic Welding, 2014, №12



2014 №12 (05)

2014 №12 (07)

---

Журнал «Автоматическая сварка», № 12, 2014, с. 29-36
 

Линейная сварка трением металлических материалов (Обзор)

И. В. Зяхор, М. С. Завертанный, С. В. Чернобай

ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Реферат
Рассмотрены возможности и перспективы применения линейной сварки трением для соединения различных металлических материалов: сталей, титановых сплавов, жаропрочных никелевых сплавов, композиционных материалов. Приведены параметры режима линейной сварки трением для различных сочетаний материалов и их механические свойства. Структура соединений при линейной сварке трением аналогична таковой для других разновидностей сварки трением. Ширина характерных участков соединения (зоны динамической рекристаллизации, термомеханического и термического воздействия) зависит от параметров режима – времени сварки, осевого усилия, амплитуды и частоты колебаний. Проанализированы современные тенденции в моделировании тепловыделения и деформации при линейной сварке трением. Актуальной проблемой остается снижение стоимости и повышение надежности оборудования для реализации этого процесса. В настоящее время область промышленного применения данного способа ограничивается предприятиями аэрокосмической промышленности, где соединяют компоненты газотурбинных двигателей из титановых сплавов, а в перспективе возможно использование жаропрочных никелевых сплавов и композиционных материалов. Библиогр. 35, рис. 5.
 
Ключевые слова: линейная сварка трением, стадии процесса, структура соединений, моделирование, титановые сплавы, жаропрочные никелевые сплавы, композиционные материалы
 
Поступила в редакцию 09.10.2014
Подписано в печать 27.11.2014
 
1. Сварка трением: Справочник / В. К. Лебедев, И. А. Черненко, В. И. Вилль и др. – Л.: Машиностроение, 1987. – 236 с.
2. Vill V. I. Friction welding of metals. – New York: American Welding Soc., 1962. – 114 р.
3. Вавилов А. Ф., Воинов В. П. Сварка трением. – М.: Машиностроение, 1964. – 156 с.
4. Pat. Caterpillar Tractor Co, US3420428-A. Bonding apparatus – friction welding by reciprocal motion / R. Maurya, J. Kauzlarich. – Publ. 1969.
5. Кулис Э. И., Локишин Р. Ф. Сварка пластмасс трением // Свароч. пр-во. – 1982. – № 1. – С. 8–9.
6. Nicholas E. D., Hone P. Developments in friction and MIAB welding // Welding Institute Bulletin. – 1989. – R382/11/89.
7. Nicholas E. D. Linear friction welding. – Dusseldorf: DVSVerl., DVS Berichte. – 1991. – 139. – S. 18–24.
8. Nicholas E. D. Friction surfacing and linear friction welding // International SAMPE metals and metals proc. conf., Covina, CA, USA. – 1992. – Р. 450–463.
9. Solid state joining of metals by linear friction welding: a literature review / I. Bhamji, M. Preuss, P. L. Threadgill, A. C. Addison // Mater. Sci. & Technol. – 2010. – 27; 2011. – № 1. – Р. 2–12.
10. Energy and force analysis of linear friction welds in a medi-um carbon steel / Usani U. Ofem, P. A. Colegrove, A. Addison, M. J. Russell // Sci. and Technol. of Welding & Joining. – 2010. – 15, № 6. – P. 479–485.
11. Vairis A., Frost M. High frequency linear friction welding of a titanium alloy // Wear. – 1998. – 217. – P. 117–131.
12. Wanjara P., Jahazi M. Linear friction welding of Ti–6Al–4V: Processing, microstructure, and mechanical-property interrelationships, metal // Mater. Trans. A. – 2005. – 36. – P. 2149–2164.
13. Netwig A. Entwikling and Trinds beim Reilschweiben // Der Practiker. – 1993. – № 9. – S. 546–555.
14. Koo H. H., Baeslack W. A. Friction welding of rapidly solidifild Al–Fe–V–Si alloy // Welding J. – 1992. – № 5. – Р. 20–24.
15. Addison A., Threadgill P. Initial studies of linear friction welding of C–Mn steel // Welding and Cutting. – 2010. – № 4. – Р. 364–370.
16. Linear friction welding of AISI 316L stainless steel / I. Bhamji, M. Preuss, P. L. Threadgill et al. // Mater. Sci. and Eng. A. – 2010. – 528. – P. 680–690.
17. Kallee S. W., Nicholas E. D., Russell M. J. Friction welding of aeroengine components // The 10th World conf. on titanium Ti-2003. – Hamburg, Germany, 2003. – P. 2859–2867.
18. Evolution of мicrostructure, мicrotexture and мechanical properties in linear friction welded titanium alloys // digitool. library.mcgill.ca/thesisfile 103485.pdf.
19. Fracture behaviour of linear friction welds in titanium alloys / M. Corzo, Y. Torres, M. Anglada, A. Mateo // Anales de la Mecanica de Fractura. – 2007. – 1. – P. 75–80.
20. Исследование микроструктуры в зоне сварного шва при линейной сварке трением титановых сплавов ВТ6 и ВТ8 / Г. С. Дьяконов, Н. Ф. Измайлова, В. М. Бычков и др. // Вестн. Укр. гос. авиац. техн. ун-та. – 2012. – 16, № 7. – С. 48–52.
21. Применение линейной сварки трением для соединения сплавов ВТ6 и ВТ8-1 / А. Ю. Медведев, В. М. Бычков, А. С. Селиванов и др. // Там же. – 2012. – 16, № 7. – С. 63–67.
22. Mechanical property and microstructure of linear friction welded WASPALOY / A. Chamanfar, M. Jahazi, J. Gholipour et al. // Metallurg. and Mater. Trans. A. – 2011. – 42, March. – Р. 729–744.
23. Analysis of microstructural changes induced by linear friction welding in a nickel-base superalloy / O. T. Ola, O. A. Ojo, P. Wanjara, M. C. Chaturvedi // Ibid. – 2012. – 42, Dec. – P. 3761–3777.
24. Linear friction welding of IN-718 process optimization and microstructure evolution http://www.scientific.net/AMR.15-17.357.
25. A study of linear friction weld microstructure in single crystal CMSX-486 superalloy / O. T. Ola, O. A. Ojo, P. Wanjara, M.C. Chaturvedi // Metallurg. and Mater. Trans. A. – 2012. – 43, March. – P. 921–933.
26. Исследование свариваемости жаропрочного никелевого сплава ЭП742 методом линейной сварки трением / В. М. Бычков, А. С. Селиванов, А. Ю. Медведев и др. // Вестн. гос. авиац. техн. ун-та. – 2012. – 16, № 7. – С. 112–116. 27. Mechanical and microstructural characterization of 2124Al/25 vol.%SiCp joints obtained by linear friction welding (LFWptA) / F. Rotundo, L. Ceschini, A. Morri et al. // Composites. – 2010. – 41. – P. 1028–1037.
28. Влияние величины осадки на формирование сварного соединения при линейной сварке трением / М. В. Караваева, С. К. Киселева, В. М. Бычков и др. // Письма о материалах. – 2012. – 2. – С. 40–44.
29. Моделирование температурного поля при линейной сварке трением / А. Ю. Медведев, С. П. Павлинич, В. В. Атрощенко, Н. И. Маркелова // Вестн. Укр. гос. авиац. техн. ун-та. – 2010. – 14, № 2. – С. 75–79.
30. Wen-Ya Li, Tiejun Ma, Jinglong Li. Numerical simulation of linear friction welding of titanium alloy: Effects of processing parameters // Materials and Design. – 2010. – 31. – Р. 1497–1507.
31. Process modelling of ti–6al–4v linear friction welding (LFW) / M. Grujicic, G. Arakere, B. Pandurangan et al. // J. Mater. Eng. and Performance. – 2012. – 21(10), Oct. – Р. 2011–2023.
32. The importance of materials data and modelling parameters in an FE simulation of linear friction welding http://www.hindawi.com/journals.
33. Computer modelling of linear friction welding based on the joint microstructure / S. К. Kiselyeva, А. М. Yamileva, М. V. Karavaeva et al. // J. Eng. Sci. and Technol. Review. – 2012. – 5. – P. 44–47.
34. Linear friction welding of Ti–6Al–4V modelling and validation / R. Turner, J.-C. Gebelin, R. M. Ward, R. C. Reed // Acta Materialia. – 2011. – 59. – Р. 3792–3803.
35. Linear friction welding of high strength chains http://www.raiser.de/download/innovationspreis/bewerber2013/Linear_Friction_Welding_of_High_Strength_Chains_Mucic-FuchsEnzinger.pdf.