Статья
| Наименование | Развитие процессов сварки конструкционных материалов | ||||
| Авторы |
|
||||
| Раздел | Машиностроение | ||||
| Год | 2023 | Выпуск | 75 | Страницы | 45 - 54 |
| УДК | 621.791 | EDN | DCJJUA | ||
| Аннотация | Работа посвящена анализу условий формирования типичного строения структуры неразъемных соединений, получаемых различными методами сварки с разным характером преобразования веществ в зоне соединения. Рассмотрено три вида сварочных процессов: сварка плавлением, сварка давлением и сварка трением с перемешиванием. Показана необходимость совершенствования классификации сварочных процессов и выделения способов сварки трением с перемешиванием в отдельную группу. Рассмотрены основные преимущества и недостатки методов сварки трением с перемешиванием. | ||||
| Реферат | Цель. Анализ и сопоставление особенностей строения и структуры сварных швов, оценка возможных направлений развития сварочных процессов в машиностроении и ремонтном производстве.
Методика. Монолитность сварных соединений обеспечивается созданием атомно-молекулярных связей между элементарными частицами соединяемых твердых тел. Рассмотрены особенности формирования структур соединения при различных методах сварки. Для моделирования процессов сварки и формирования зон термического влияния могут быть использованы численные методы, такие как компьютерное моделирование и анализ данных экспериментов с использованием статистических методов обработки данных. Результаты. Сопоставление и анализ структуры и строения неразъемных соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием, позволяют выделить в отдельную третью группу сварочных процессов. По характеру преобразования веществ в зоне соединения сварочные процессы следует разделять на три основные группы: сварка плавлением; сварка давлением; сварка перемешиванием в твердой фазе. Актуальной проблемой является развитие теоретических и экспериментальных исследований по разработке теории процессов сварки с перемешиванием в твердой фазе, получения конструкций из разнородных материалов, детального исследования взаимосвязи режимов сварки с перемешиванием, конструкции рабочего инструмента, механизма движения пластифицированных потоков свариваемых материалов, трибологических и коррозионных характеристик сварных соединений, стойкости сварочного инструмента, разработки и исследования способов управления взаимодействием соединяемых материалов и др. Научная новизна. Рассматривается процесс сварки конструкционных материалов и методы получения монолитных неразъемных соединений. Представлена классификация сварочных процессов, основанная на трех основных физических признаках: наличии давления, виде вводимой энергии и виде инструмента — носителя энергии. Также в статье освещается двухстадийность процесса образования прочных связей при сварке для микроучастков соединяемых поверхностей. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации технологии сварки, улучшения качества сварных швов и уменьшения зоны термического влияния. Это может привести к снижению затрат на производство, улучшению прочности и долговечности сварных конструкций, а также уменьшению вредного воздействия на окружающую среду. |
||||
| Ключевые слова | зоны сварных швов, образование связей между соединяемыми материалами, сварка плавлением, сварка давлением, сварка трением с перемешиванием, стадии образования сварных швов, сварные соединения. | ||||
| Финансирование | |||||
| Список источников |
1. Теория сварочных процессов / В. В. Фролов [и др.]. М.: Машиностроение, 1988. 559 с.
2. Петров Г. Л., Тумарев А. С. Теория сварочных процессов. М.: Высш. школа, 1977. 392 с.
3. Каракозов Э. С. Соединение материалов в твердой фазе. М.: Металлургия, 1976. 264 с.
4. Оценка относительной прочности соединения металлов на этапе схватывания при сварке давлением / Г. Р. Латыпова, Р. А. Латыпов, В. В. Булычев, Е. Г. Агеев // Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 2 (2). С.102–110.
5. Friction stir welding/processing of metals and alloys: A comprehensive review on microstructural evolution / A. Heidarzadeh [et al.] // Progress in Materials Science. 2021. № 117. 68 p. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2020.100752
6. Magalhães V. M., Leitão C., Rodrigues D. M. Friction stir welding industrialisation and research status // Science and technology of welding and joining, 2017. Vol. 23. Iss. 5. P. 400–409. DOI: 10.1080/13621718.2017.1403110
7. Барахтин Б. К., Высоцкая М. А. Применение системного анализа структуры для оптимизации режимов сварки трением с перемешиванием // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов: межвуз. сб. науч. тр. / под общ. ред. В. М. Самсонова, Н. Ю. Сдобнякова. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2015. Вып. 7. С. 83–96.
8. Singh Jai, Singh Bikram Jit. Optimization and analysis of hardness of friction stir welding for joining aluminum alloy 6105 using Taguchi technique // Cikitusi journal for multidisciplinary research. 2019. Vol. 6. Iss. 3. P. 187–202.
9. Mishra R. S., Rani P. Friction stir welding/processing studies of aluminum alloy & titanium 64 // International journal of research in engineering and innovation. 2017. Vol. 1. No. 1. P. 209–217.
10. Карманов В. В., Каменева А. Л. Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов: сущность и специфические особенности процесса, особенности структуры сварного шва // Вестн. ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2012. № 32. С. 67–80.
11. Optimization of process parameters: tool pin profile, rotational speed and welding speed for submerged friction stir welding of AA6063 alloy / R. Lokesh, V. S. Senthil Kumar, C. Rathinasuriyan, R. Sankar // International journal of technical research and applications. 2015. Special iss. 12. P. 35–38.
12. El-Morsy Abdel-Wahab, Ghanem Mohamed M., Bahaitham Haitham. Effect of friction stir welding parameters on the microstructure and mechanical properties of AA2024-T4 aluminum alloy // Engineering, technology & applied science research. 2018. Vol. 8. No. 1. P. 2493–2498.
13. Tool wear characteristics and effect on microstructure in Ti-6Al-4V friction stir welded joints / A. Fall, M. H. Fesharaki, A. R. Khodabandeh, M. Jahazi // Metals. 2016. Vol. 6. No. 275. 12 р.
14. Microstructure and mechanical properties of friction stir welded dissimilar titanium alloys: TIMET-54M and ATI-425 / K. Gangwar, M. Ramulu, A. Cantrell, D. G. Sanders // Metals. 2016. Vol. 6. No. 252. 14 p.
15. Gangwar K., Mamidala R., Sanders D. G. Friction stir welding of near a and a+b titanium alloys: metallurgical and mechanical characterization // Metals. 2017. Vol. 7. No. 565. 23 p.
16. Recent developments and research progress on friction stir welding of titanium alloys: an overview / Sivaji Karna, Muralimohan Cheepu, D. Venkateswarulu, V. Srikanth // IOP conference series: materials science and engineering. 2018. Iss. 330. 16 p.
17. Verma S. M., Misra J. P. A critical review of friction stir welding process // DAAAM International scientific book. 2015. P. 249–266.
18. Shercliff Hugh R., Colegrove Paul A. Process modeling // Friction stir welding and processing / editors Rajiv S. Mishra, Murray W. Mahoney. ASM International, 2007. Сh. 10. P. 187–217.
19. Friction stir welding as an effective alternative technique for light structural alloys mixed joints / F. Micari, G. Buffa, S. Pellegrino, L. Fratini // Procedia Engineering. 2014. Iss. 81. P. 74–83.
|
||||
| Полный текст |
|
||||