| 2019 №07 (01) |
DOI of Article 10.15407/as2019.07.02 |
2019 №07 (03) |
«Автоматичне зварювання», № 7, 2019 г., с.9-15
Вплив форми інструменту для зварювання тертям з перемішуванням на фізико-механічні властивості зварних з’єднань алюмінієвого сплаву EN AW 6082-T6
К. Красновський1, Ю.А. Хохлова2, М.А. Хохлов2
1Інститут зварювання. 44-100, Польща, Глівице, вул. Бл. Чеслава, 16–18. E-mail: is@is.gliwice.pl
2ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
У статті представлено результати дослідження формування макроструктури та розподілу механічних властивостей в зварних з’єднаннях плоских зразків з алюмінієвого сплаву EN AW 6082-T6 товщиною 8 мм, отриманих методом зварювання тертям з перемішуванням із застосуванням трьох типів спеціально розроблених пинів із заплечиками: С — циліндричного пина і заплечика зі спіральною канавкою; T — циліндричного пина з трьома канавками і заплечика зі спіральною канавкою; S — гладкого циліндричного пина без різьблення і плоского заплечика. Зварювання тертям з перемішуванням проводилось на обладнанні Інституту зварювання в Глівице (Польща), а обробку зразків і механічні випробування проводили в ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. Для механічних випробувань індентуванням використовували прилад «Мікрон-гамма», що дозволяє по граничних значеннях співвідношення твердості до модуля пружності Юнга, експериментально ідентифікувати структурний стан металу та визначити наявність деформаційного зміцнення. Встановлено, що для всіх трьох зразків твердість зони термічного впливу знижується, а в зоні термомеханічного впливу твердість підвищується. Максимальні значення твердості властиві центральній частині ядра зварних з’єднань, а також світлим овальним концентричним фрагментам структури верхньої та нижньої частини ядра. За наявністю в ядрі нанорозмірної зміцненої структури та рівномірності її розподілу, а також хорошому розсіюванню оксидних плівок і суцільності з’єднання, оптимальним можна вважати зварювання тертям з перемішуванням інструментом С-типу. Зроблено припущення, що формування рівномірної структури в зварних швах можна отримувати за три-чотири оберта зварюванням тертям з перемішуванням інструменту на одному місці. Бібліогр. 21, табл. 1, рис. 7
Ключові слова: зварювання тертям з перемішуванням, зона термомеханічного впливу, ядро зварного шва, індентування, індентор Берковича, модуль Юнга, фізико-механічні властивості
Надійшла до редакції 06.03.2019
Підписано до друку 10.06.2019
Список літератури
1. Thomas W.M., Nicholas E.D., Needham J.C. et al. (1991) Friction stir butt welding. European Patent Specification 06 15 480 B1.2. Dawes C.J. (1995) An introduction of friction stir welding and its development. Welding & Metal Fabrication, 63, 13–16.
3. Mishra R.S., Ma Z.Y. (2005) Friction Stir Welding and Processing. Mater. Sci. Eng., 50A, 1–78.
4. Uday M.B., Ahmad Fauzi M.N., Zuhailawati H., Ismail A.B. (2010) Advances in Friction Welding Process: A Review. Sci. Technol. Weld. Join., 15, 534–558.
5. Krasnowski K., Sędek P., Łomozik M., Pietras A. (2011) Impact of selected FSW parameters on mechanical properties of 6082-T6 aluminium alloy butt joints. Archives of Metallurgy and Materials, 56, 4, 965–973.
6. Threagill P.L., Leonard A.J., Shercliff H.R., Withers P.J. (2009) Friction Stir Welding of Aluminium Alloys. Int. Mater. Rev., 54, 2, 49–93.
7. Nandan R., DebRoy T., Bhadeshia H.K.D.H. (2008) Recent Advances in Friction-Stir Welding: Process, Weldment Structure and Properties. Prog. Mater Sci., 53, 980–1023.
8. Krasnowski K., Dymek S. (2013) A comparative analysis of the impact of tool design to fatigue behavior of single-sided and double-sided welded butt joints of EN AW 6082-T6 Alloy. Journal of Materials Engineering and Performance, 22, 12, 3818–3824.
9. Krasnowski K. (2014) Fatigue and static properties of friction stir welded aluminium alloy 6082 lap joints using Triflute-type and smooth tool. Archives of Metallurgy and Materials, 59, 1, 157–162.
10. Kalemba I., Kopyscianski M., Dymek S. (2010) Investigation of Friction Stir Welded Al–Zn–Mg–Cu Aluminum Alloys. Steel Research International, 81, 9, 1088–1096.
11. Mustafa B., Adem K. (2004) The influence of stirrer geometry on bonding and mechanical properties in friction stir welding process. Materials and Design, 25, 343–347.
12. Standard DIN EN 573-3:2009, Aluminium and aluminium alloys. Pt 3: Chemical composition and form of wrought products. Chemical composition and form of products.
13. Oliver W.C., Pharr G.M. (1992) An improved technique for determining the hardness and elastic modulus using load displacement sensing indentation experiments. J. Mater. Res., 7, 1564–1583.
14. Oliver W.C., Pharr G.M. (2004) Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology. Ibid, 19, 1, 3–21.
15. Хохлова Ю.А., Клочков И.Н., Гринюк А.А., Хохлов М.А. (2009) Верификация значений модуля упругости Юнга, получаемых микропиновой системой Микрон-гамма. Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 1, 30–32.
16. Хохлова Ю.А., Ищенко Д.А., Хохлов М.А. (2017) Индентирование от микро- до нанометрового уровня и примеры исследования свойств материалов с особой структурой. Там же, 1, 30–36.
17. Nano indenters from micro star technologies. Revision 2.3. http://www.microstartech.com
18. Kazuhisa Miyoshi (2002) Surface Characterization Techniques: An Overview NASA/TM-2002-211497, 12–22.
19. Doener M.F., Nix W.D. (1986) Indentation problems. J. Mater. Res., 1, 601–614.
20. Горбань В.Ф., Мамека Н.А., Печковский Э.П., Фирстов С.А. (2007) Идентификация структурного состояния материалов методом автоматического индентирования. Сб. докладов Харьковской нанотехнологической ассамблеи 23–27 апреля 2007 г., Харьков. Наноструктурные материалы. Неклюдов И.М., Шпак А.П., Шулаев В.М. (ред.), Т. 1. сс. 52–55.
21. Фирстов С.А., Горбань В.Ф., Печковский Э.П., Мамека Н.А. (2007) Связь прочностных характеристик материалов с показателями автоматического индентирования. Материаловедение, 11, 26–31.