Автоматическая сварка, 2016, №06



2016 №06 (12)

DOI of Article 10.15407/as2016.06.13

2016 №06 (14)

---

Журнал «Автоматическая сварка», №5-6, 2016, с. 82-87
 

Особенности структуры соединений материалов Cu–Cu, Ni–Cu, Сталь–Сu, полученных внахлест способом сварки трением с перемешиванием

Г. М. Григоренко, М. А. Полещук, Л. И. Адеева, А. Ю. Туник, Е. В. Зеленин, С. Н. Степанюк

ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Реферат
Исследованы нахлесточные соединения полученных сваркой трением с перемешиванием (СТП ) листовых заготовок однородных (Cu–Cu), разнородных металлов с неограниченной (Ni–Cu) и ограниченной растворимостью (Cu–Ст.3), (сталь Х18Н10-Cu) компонентов в твердом состоянии. Процесс СТП проводится за счет пластической деформации металла, нагретого до температуры рекристаллизации без расплавления. Ведущую роль в этом процессе играет механическое перемешивание металлов в пластичном состоянии. Роль диффузионных процессов незначительна. При оптимальных режимах сварки удается получить качественные соединения. При СТП медных пластин (Cu–Cu), за счет пластификации и прохождения динамической перекристаллизации в зоне перемешивания происходит измельчение зерна (5…30 мкм) и создается плотная микроструктура шва, сопоставимая с основным материалом. Микротвердость швов достигает 80...107 % микротвердости основного металла. В результате СТП меди и никеля было получено качественное сварное соединение со взаимным проникновение одного металла в другой на глубину до 3 мм. Взаимодиффузия меди и никеля по границам зерен идет на глубину до 20 мкм с образованием прослоек твердого раствора этих металлов. При исследовании соединений Сu–Ст.3 и стали Х18Н10–Cu зафиксировано значительное измельчение зерна как в зоне рекристаллизации, так и в зонах термического влияния. Проникновение Ст.3 и стали Х18Н10 в медь происходит на глубину 1000 и 2000 мкм соответственно в виде полос и языков. В зоне перемешивания отмечено большое количество включений на основе железа, внедренных в медь в виде отдельных полос и частиц. Таким образом, накладывая швы на определенном расстоянии друг от друга, можно получить качественное сплошное приваривание верхней, более тонкой, к массивной нижней пластине (по типу наплавки) с перекрытием зон перекристаллизации, при минимальном нагреве и короблении деталей. Проведенные исследования позволяют рекомендовать данный метод для восстановления первоначальных размеров и создания защитного слоя (Ni, сталь Х18Н10) на медных плитах кристаллизатора МНЛЗ . Библиогр. 11, табл. 1, рис. 8.
 
Ключевые слова: сварка трением с перемешиванием, нахлесточное соединение, механическое перемешивание металлов, диффузия, растворимость в твердой фазе, микроструктура, рентгеноспектральный микроанализ, химический состав, микротвердость
 
Поступила в редакцию 14.04.2016
Подписано в печать 19.05.2016
 

1. Pat. 9125978.8 J.В., МП К PCTrGB92. Friction stir butt welding / W.M. Thomas. – Publ. 01.12.91.
2. Лебедев В. К. Сварка трением: Справочник / В. К. Лебедев, И. А. Черненко, Р. Михальски и др. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отдние, 1987. – 236 с.
3. Эрикссон Л. Г. Ротационная сварка трением – научные исследования и новые области применения / Л. Г. Эрикссон, Р. Ларссон // Технология машиностроения. – 2003. – № 6. – Р. 81–84.
4. Mishraa R. S. Friction stir welding and processing / R. S. Mishraa, Z. Y. Ma // Materials Sciens and Engineering. – 2005. – 50. – Р. 1–78.
5. Arbegast W. J. Friction stir welding. After a decade of development / W. J. Arbegast // Welding Journal. – 2006. – 85, № 3. – P. 28–35.
6. Особенности структуры сварных соединений разнородных металлов, с различной растворимостью элементов в твердой фазе, полученных сваркой трением с перемешиванием /Г. М. Григоренко, Л. И. Адеева, А. Ю. Туник [и др.] // Автоматическая сварка. – № 4. – С. 13–23.
7. Effest of friction stir welding parameters on the microstructure and mechanical properties of the dissimilar Al–Сu joints / P. Xue, D. R. Ni, D. Wang [et al.] // Materials Sciens and Engineering. – 2011. – 528. – P. 4683–4689.
8. Saeida T. Weldability and mechanical properties of dissimilar aluminum-copper lap joints made by friction stir welding / T. Saeida, A. Abdollah-Zadehb, B. Sazgarib // Journal of alloys and Compounds. – 2010. – 490. – P. 652–655.
9. Microstructure of friction stir welding of aluminium alloyto magnesium alloy / A. Kosta, R. S. Coelho, J. dos Santosb [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. – 2000. – 66. – P. 953–956.
10. Карманов В. В. Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов: сущность и специфические особенности процесса / В. В. Карманов, А. Л. Каменева, В. В. Карманов. – Киев: Наук. думка, 2013. – 415 с.
11. Граф Е. В. Сварка трением с перемешиванием цветных металлов и их сплавов: Тр. XII региональной научно – практической конф. студентов и учащейся молодежи «Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении» / Е. В. Граф, М. В. Шевчук. –ЮТИ ТП У, Юрга: Изд. ТП У, 2008. –С. 17–9.