Статья
| Наименование | Получение сварных соединений трением с перемешиванием | ||||
| Авторы |
|
||||
| Раздел | Машиностроение | ||||
| Год | 2023 | Выпуск | 75 | Страницы | 68 - 84 |
| УДК | 621.791.14 | EDN | MVXJYO | ||
| Аннотация | Статья посвящена развитию сварочных технологий и их применению. Рассмотрены такие высококонцентрированные источники энергии, как плазменные, электронно-лучевые, лазерные и другие. Авторы выделяют ряд недостатков, присущих сварке плавлением. Параметры геометрии инструмента и режимы сварки трением с перемешиванием являются ключевыми факторами, влияющими на формирование качественного сварного соединения. Геометрические особенности фрикционного инструмента и жесткость технологической системы имеют важное значение для обеспечения высокого качества сварки. Помимо этого, параметры, определяющие формирование соединения при СТП, включают тип соединяемых материалов, их теплофизические и физико-механические свойства, тип сварного шва и толщину соединяемых деталей. Работа содержит информацию о системах автоматического управления процессами сварки, что может быть использовано для разработки новых автоматических систем управления сварочными процессами. | ||||
| Реферат | Цель. Системный анализ процессов сварки трением с перемешиванием и путей обеспечения качества получаемых сварных швов.
Методика. Анализ научной литературы и технических источников для определения факторов, влияющих на качество сварных швов при сварке трением с перемешиванием. Результаты. Рассмотрены параметры, влияющие на формирование сварного соединения, включая теплофизические свойства материалов, геометрию инструмента и режим сварки. Описаны основные технологические параметры режима сварки, такие как частота вращения инструмента, направление его вращения и перемещение, величина его внедрения, угол наклона и жесткость системы. Работа содержит информацию о системах автоматического управления процессами сварки, что может быть использовано для разработки новых автоматических систем управления сварочными процессами. Научная новизна. Работа представляет собой исследование в области сварки трением с перемешиванием (СТП). В работе представлены технологические параметры, влияющие на формирование качественного соединения при этом методе сварки. Также в работе представлены рекомендации по выбору инструмента и технологических режимов сварки, что является новым подходом к изучению этого метода сварки. Это позволяет повысить качество сварных швов и снизить трудозатраты на выполнение сварочных работ. Практическая значимость. Работа представляет интерес с точки зрения изучения процессов формирования сварного шва при СТП и особенностей вывода инструмента из заготовки. Определение особенностей этих процессов может способствовать развитию технологии сварки трением с перемешиванием в будущем. В заключении работы представлены рекомендации по проведению дополнительных исследований, направленных на разработку методик проектирования сварных соединений и автоматизированного проектирования сварных конструкций. Эти рекомендации также вносят вклад в научную новизну работы, поскольку они открывают новые направления для дальнейших исследований в области сварки. |
||||
| Ключевые слова | сварка трением с перемешиванием, СТП, сварные соединения и конструкции, рабочий инструмент, режимы сварки, сварочное оборудование. | ||||
| Финансирование | |||||
| Список источников |
1. Теория сварочных процессов: учебник для вузов / А. В. Коновалов [и др.]; под ред. В. М. Неровного. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2007. 752 с.
2. Mishra R. S., Ma Z. Y. Friction stir welding and processing // Materials Science and Engi-neering R 50. 2005. P. 1–78. DOI: 10.1016/j.mser.2005.07.001.
3. Vilaça P., Gandra J., Vidal C. Linear friction based processing technologies for aluminum alloys: surfacing, stir welding and stir channeling. Chapter 7 // Aluminium alloys — new trends in fabrication and applications / ed. by Zaki Ahmad. IntechOpen, 2012. P. 159–197.
4. Люшинский А. В., Баранов А. А. Сварка трением с перемешиванием как альтернативный способ получения неразъемных соединений // Электронно-лучевая сварка и смежные технологии: сборник материалов и докладов международной конференции, Москва, 17–20 ноября 2015 года. М.: Национальный исследовательский университет «МЭИ», 2015. С. 446–449.
5. Сафиуллин Р. Ш., Никитин В. В. Экспериментальное исследование условий формирования сварных соединений методом СТП // Инновационное и цифровое машиностроение: материалы Всероссийской научно-технической конференции «Станкостроение и цифровое машиностроение», Всероссийской научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития сварочного производства России» [Электронный ресурс]. Уфа: УГАТУ, 2021. С. 358–362. URL: https://ugatu.su/media/uploads/MainSite/Ob%20universitete/Izdateli/El_izd/innov-i-tsifr-mashinostr.pdf.
6. Влияние подачи на один оборот инструмента при сварке трением с перемешиванием на формирование и свойства швов алюминиевого сплава 1565чМ / А. М. Дриц, В. В. Овчинников, В. А. Бакшаев, Д. В. Малов // Заготовительные производства в машиностроении. 2017. Т. 15. № 10. С. 442–451.
7. ГОСТ ISO 25239-2-2020. Сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Ч. 1. Словарь. М.: Стандартинформ. 2020. 19 с.
8. Котлышев Р. Р., Шучев К. Г., Крамской А. В. Расчет температур при сварке трением с перемешиванием алюминиевых сплавов // Вестник ДГТУ. 2010. Т.10. № 5 (48). С. 648–654.
9. Dabeer P., Shindle G. Perspective of friction stir welding tools // Materials today: proceed-ings. 2018. Vol. 5. Iss. 5. Pt. 2. P. 13166–13176.
10. Nosal P., Ganczarski A. Modelling of the temperature field that accompanies friction stir welding // ITM web of conferences. 2017. Vol. 15. Article number 03004. P. 1–5. DOI: https://doi.org/10.1051/itmconf/20171503004.
11. Characteristic study on Al7020 friction stir joints with various rotational speeds / A. W. A. Lenin, P. Nagaraj, G. Lincy, L. Thangavelu // International journal of computer aided engineering and technology. 2018. Vol. 10. № 6. P. 703–717.
12. Lee Ho-Sung, Lee Ye Rim, Min Kyung Ju. Effects of friction stir welding speed on AA2195 alloy // MATEC web of conferences. 2016. Vol. 45. Article number 01003. P. 1–4. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/20164501003.
13. Исследование процесса сварки трением с перемешиванием пластин из алюминиевого сплава АМГ6 / И. К. Черных, Е. В. Кривонос, Е. Н. Матузко, Е. В. Васильев // Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетно-космической техники и подготовки инженерных кадров для авиакосмической отрасли: материалы IX всероссийской научной конференции, посвященной памяти главного конструктора ПО «Полёт» А. С. Клинышкова. 2017. С. 126–134.
14. Suresh Babu A., Devanathan C. An overview of friction stir welding // International journal of research in mechanical engineering & technology. 2013. Vol. 3. Iss. 2. P. 259–265.
15. Mugada K. K., Adepu K. Influence of tool shoulder end features on friction stir weld characteristics of Al–Mg–Si alloy // International journal of advanced manufacturing technology. 2018. Vol. 99. Iss. 5–8. P. 1553–1566.
16. Stephen Leon J., Jayakumar V. Investigation of mechanical properties of aluminium 6061 alloy friction stir welding // International journal of student’s research in technology & management. 2014. Vol. 2. Iss. 04. P. 140–144.
17. Nandan R., DebRoy T., Bhadeshia H. Recent advances in friction-stir welding: process, weldment structure and properties // Progress in materials science. 2008. Vol. 53. Iss. 6. P. 980–1023.
18. Suman P. A., Srinivasa Rao P., Sreeramulu D. Survey on friction stir welding of dissimilar magnesium alloys // International journal of scientific research and review. 2019. Vol. 8. Iss. 1. P. 26–38.
19. Principles and thermo-mechanical model of friction stir welding / J. T. Khairuddin, J. Abdullah, Z. Hussain, I. P. Almanar // Welding processes. Rijeka, Croatia: InTech, 2012. P. 191–216.
20. Kossakowski P., Wciślik W., Bakalarz M. Macrostructural analysis of friction stir welding (FSW) joints // Journal of mechanical engineering research. 2018. Vol. 01. Iss. 01. P. 28–33.
21. Podržaj P., Jerman B., Klobčar D. Welding defects at friction stir welding // Metalurgija. 2015. Vol. 54. Iss. 2. P. 387–389.
22. Research of the friction stir welding process of aluminium alloys // R. Česnavičius [et al.] // Mechanika. 2016. Vol. 22. Iss. 4. P. 291–296.
23. Mehta M., Chatterjee K., De A. Monitoring torque and traverse force in friction stir welding from input electrical signatures of driving motors // Science and technology of welding & joining. 2013. Vol. 18. Iss. 3. P. 191–197.
24. Torque control of friction stir welding for manufacturing and automation / W. R. Longhurst, A. M. Strauss, G. E. Cook, P. A. Fleming // International journal of advanced manufacturing technology. 2010. Vol. 51. Iss. 9. P. 905–913.
25. Torque-based adaptive temperature control in friction stir welding: a feasibility study / A. Bachmann [et al.] // Production engineering. 2018. Vol. 12. P. 391–403.
26. Афанасьев Н. Ю., Кулик В. И. Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов при изготовлении РКТ // РИТМ машиностроения. 2019. № 7. С. 36–39.
27. Сотников А. Л., Муховатый А. А., Орлов А. А. Классификация методов неразрушающего контроля сварных соединений из меди, полученных сваркой трением с перемешиванием // Сварка и диагностика. 2022. № 3. С. 19–24. DOI: 10.52177/2071-5234_2022_03_19
28. Дриц А.М., Овчинников В В., Резцов Р. Б. Дефекты, возникающие при сварке трением с перемешиванием алюминиевых сплавов системы Al–Мg, и способы их устранения // Технология легких сплавов. 2022. № 4. С. 14–25.
29. Определение дефектов в виде заглаженного непровара после сварки трением с перемешиванием / А. В. Филиппов, С. Ю. Тарасов, Е. А. Колубаев, В. Е Рубцов // Фундаментальные исследования. 2015. № 6. С. 296–310.
30. Дриц А. М., Овчинников В. В. Влияние подварок на свойства сварных соединений сплавов 1565ч и 1460, выполненных аргонодуговой сваркой и сваркой трением с перемешиванием // Технология легких сплавов. 2018. № 4. С. 65–77.
31. Friction stir welding: process, automation and control / B. T. Gibson [et al.] // Journal of manufacturing processes. 2014. Vol. 16. Iss. 1. P. 56–73. DOI: 10.1016/j.jmapro.2013.04.002
32. Microstructural studies of friction stir welds in 2024–T3 aluminum / M. A. Sutton, B. Yang, A. P. Reynolds, R. Taylor // Materials science and engineering. 2002. Vol. 323. P. 160–166.
33. Ultrasonic phase array and eddy current methods for diagnostics of flaws in friction stir welds / V. Rubtsov, S. Tarasov., E. Kolubaev, S. Psakhie // AIP conference proceedings. 2014. Vol. 1623. P. 539–542.
34. Шипша В. Г. Новый подход в технологии вихретокового контроля сварных швов лейнеров, получаемых фрикционной сваркой // Территория NDT. 2016. № 4. С. 36–38.
|
||||
| Полный текст |
|
||||