Сущность процесса

Весь процесс можно разделить на три основных этапа. На первом вращающийся с высокой скоростью инструмент цилиндрической или ступенчатой (с малым углом конусности) формы с буртом в месте перепада диаметров рабочего наконечника и корпуса инструмента погружают в стык соединяемых деталей, жестко закрепленных в оснастке, на глубину, примерно равную их толщине. Когда бурт инструмента войдет в контакт с поверхностью деталей, прекращают погружение и приступают ко второму этапу процесса – перемещению вращающегося инструмента по линии соединения. На третьем этапе (окончание сварки) вращающийся инструмент поднимают и выводят из стыка. Нагретый в результате работы сил трения до пластичного состояния и перемешанный вращающимся инструментом материал вытесняется в освобождающийся позади движущегося по линии стыка инструмента и ограниченный сверху буртом объем, в котором и формируется шов.

Оценка комплекса механических свойств, свариваемых материалов. Алюминиевые сплавы.

Самое широкое применение и развитие фрикционная сварка нашла в алюминиевых сплавах.

Применение: для силовых элементов конструкций самолетов, кузовов автомобилей, труб и т.д.; для детелей, работающих при температурах до -230 град.

Сравнительные исследования свойств соединений перемешивающей сваркой трением высокопрочных алюминиевых термически не упрочняемых и термически упрочняемых сплавов, например, сплавов 5083 (группы Al—Mg) и 6082 (группы Al—Si—Mg), показали, что по пределу прочности соединение сплава 5083 близко к основному материалу (коэффициент прочности σ_{в соединения} / σ_{0,2 осн} ≥ 0,9). Для соединения сплава 6082 коэффициент прочности снижается до 0,65 вследствие разупрочнения зоны термического воздействия, по которой при испытании идет разрушение. У сварных образцов сплава 5083 разрушение происходит в зоне ядра шва. Установлено, что σ_{в соединения} увеличивается при увеличении скорости сварки и частоты вращения инструмента до определенного значения. При дальнейшем увеличении этих параметров σ_{в соединения} сплава 5083 снижается (табл. 1), как и сплава 6082, если продолжать увеличивать скорость сварки.

Параметр	Сплав 5083					Сплав 6082
Толщина пластин, мм	15	10	10	6	6	10	10	5	5
Скорость сварки, см/мин	4,6	6,6	9,2	3,2	13,2	26,64	37,4	53	75
σв, МПа	318	344	331	312	303	226	236	254	254

табл.1

Уровень усталостной прочности соединений после сварки трением с перемешиванием термически не упрочняемого сплава 5083 также выше при меньшей дисперсии значений, чем термически упрочняемого сплава 6082. Большое количество данных по усталостным характеристикам соединений перемешивающей сваркой трением, в обобщенном виде введено в Европейские рекомендации по проектированию конструкций из алюминиевых сплавов, работающих в условиях усталости (ECCS 68.1992), а также в британский стандарт BS 8118, ч. 1 "Использование алюминия в конструкциях".

Опубликованные результаты исследований процесса перемешивающей сварки трением и свойств соединений алюминиевых сплавов разных групп легирования подтверждают необходимость разработки для каждого из сплавов параметров режима сварки, соответствующих его термомеханическим характеристикам. С этим, по-видимому, связано появление большого количества публикаций о технологии и свойствах соединений перемешивающей сваркой трением алюминиевых сплавов разных марок: 2024, 2095, 2195, 2524, 7010, 7050, 7075, а также АМг6 с 1201 и Д19 с 1420 и других сплавов.

Результаты испытания соединений сплавов 2014, 7075 и 1201, АМг6 на общую коррозию, межкристаллитную коррозию и коррозию под напряжением в агрессивной среде, в том числе в контакте с компонентами топлива, показывают значительное преимущество сварки трением с перемешиванием перед сваркой плавлением. Также сообщается о высоких показателях механических свойств соединений алюминиевых сплавов 5083, 1201 и АМг6 при криогенной и повышенной температурах, что обеспечило возможность использования соединений сваркой трением с перемешиванием в конструкции топливных емкостей и баков изделий авиационной и космической промышленности.