Статья
| Наименование | Обеспечение технологичности конструкций при сварке трением с перемешиванием на стадии выбора материалов. Часть 1: Общие принципы | ||||
| Авторы |
|
||||
| Раздел | Машиностроение | ||||
| Год | 2023 | Выпуск | 76 | Страницы | 51 - 62 |
| УДК | 621.658.512(035) | EDN | MOEAZQ | ||
| Аннотация | Показана взаимосвязь процессов расширения современных конструкционных материалов с улучшенными эксплуатационными и другими свойствами с развитием методов их обработки и получения неразъемных соединений, прежде всего сварных. Представлены рекомендации по выбору критериев для комплексного подбора основных материалов конструкций. Описаны ограничения применения традиционных способов сварки плавлением для создания высокотехнологичных конструкций и перспективность более широкого внедрения сварки трением с перемешиванием. Кратко рассмотрены и проанализированы особенности формирования сварных соединений при сварке трением с перемешиванием (СТП) с учетом протекающих тепловых, металлургических, термодеформационных процессов, взаимодействия материалов с их схватыванием, а также фазовых и структурных превращений в металлах. Рассмотрены представления о технологической свариваемости при СТП и выборе рациональных режимов сварки. Рассмотрен алгоритм выбора материала конструкции при сварке трением с перемешиванием. | ||||
| Реферат | Цель. Анализ особенностей, преимуществ и недостатков сварки трением с перемешиванием и на их основе разработка рекомендаций по выбору основных материалов проектируемых сварных изделий с учетом их производственной технологичности.
Методика. Рассмотрен алгоритм выбора материала конструкции при сварке трением с перемешиванием. Конструкция подвергается тщательной технологической проработке для подготовки к серийному производству, включая разработку технологии сварки, выбор оборудования, подготовку производственных процессов и т. д. Результаты. Рассмотрены особенности выбора современных материалов с улучшенными свойствами для конструкций со сварными соединениями. При выборе материалов соединений, получаемых сваркой трением с перемешиванием, следует учитывать технологические особенности, преимущества и недостатки этого способа. Применение сварки трением с перемешиванием открывает широкие возможности внедрения более эффективных материалов с улучшением показателей технологичности сварных конструкций на всех этапах их жизненного цикла. Научная новизна. В данной статье предложена методика выбора материала и проектирования сварных конструкций, которая позволяет создавать изделия заданной надежности при минимальной их стоимости. Методика учитывает условия эксплуатации, требуемые характеристики изделия, свариваемость материала, параметры сварных соединений и прочностные характеристики конструкции. Практическая значимость. Предложенная методика может быть использована проектными организациями и производителями при разработке и производстве сварных конструкций. Это позволит повысить эффективность использования материалов, снизить стоимость изделий, а также обеспечить их надежность и долговечность. |
||||
| Ключевые слова | конструкционные материалы, неразъемные соединения, сварной шов, способы сварки плавлением, технологическая свариваемость, технологичность конструкций. | ||||
| Финансирование | |||||
| Список источников |
1. Albiñana J. C., Vila C. A framework for concurrent material and process selection during conceptual product design stages // Materials and design. 2012. № 41. P. 433–446.
2. Ashby M. F. Materials selection in mechanical design. Third ed. Butterworth-Heinemann, 2005. 602 p.
3. A comprehensive review of friction stir techniques in structural materials and alloys: challenges and trends / D. A. P. Prabhakar [et al.] // Journal of materials research and technology. 2022. № 20. P. 3025–3060.
4. Magalhães V. M., Leitão C., Rodrigues D. M. Friction stir welding industrialisation and research status // Science and technology of welding and joining, 2018. 23:5. P. 400–409. DOI: 10.1080/13621718.2017.1403110
5. Получение сварного соединения пластин из титановых сплавов методом сварки трением с перемешиванием / И. К. Черных [и др.] // Динамика систем, механизмов и машин. 2018. Т. 6. № 1. С. 198–207.
6. Mishra R. S., Ma Z. Y. Friction stir welding and processing // Materials Science and Engineering. 2005. R 50. P. 1–78. DOI: 10.1016/j.mser.2005.07.001.
7. 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.
8. Стаценко В. Н., Негода Е. Н., Сухорада А. Е. Исследование тепловложения и температурных полей при сварке трением с перемешиванием // Вестник инженерной школы ДВФУ. 2017. № 3 (32). С. 150–154.
9. Friction stir welding/processing of metals and alloys: A comprehensive review on microstructural evolution / A. Heidarzadeh [et al.] // Progress in materials science. 2021. № 117 (100752). P. 68.
10. 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
11. Understanding the material flow path of friction stir welding process using unthreaded tools / O. Lorraina, V. Favierb, H. Zahrounic, D. Lawrjaniecd // Journal of materials processing technology. 2010. № 210 (4). P. 603–609.
12. Особенности формирования сварного соединения сплава ВТ14 сваркой трением с перемешиванием с использованием жаропрочного инструмента из сплава ЖС6У / А. И. Амиров [и др.] // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2022. Т. 24. № 4. С. 53–63. DOI:10.17212/1994-6309-2022-24.4-53-63
13. Колубаев Е. А. Особенности формирования структуры сварного соединения, полученного сваркой трением с перемешиванием // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 6. С. 1–2.
14. 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.
15. A review on friction stir technology / Shubham Wadekar, Ravi Soladhra, Hemant Barkade, Nilkanth Thombare // International conference on ideas, impact and innovation in mechanical engineering (ICIIIME 2017). 2017. Vol. 5 Iss. 6. P. 1542–1549.
16. Способы повышения качества швов, полученных при помощи сварки трением с перемешиванием / И. Л. Чекалин, И. К. Черных, Е. В. Кривонос, Е. В. Васильев // Омский научный вестник. 2017. № 5 (155). С. 43–46.
17. Бойцов А. Г., Качко В. В., Курицын Д. Н. Высокоскоростная сварка трением перемешиванием авиационных материалов и конструкций // Металлообработка. 2013. № 5–6 (77–78). С. 35–42.
18. Modi S., Stevens M., Chess M. Mixed material joining advancements and challenges // Center for automotive research, Ann Arbor, MI. May 2017. 29 p.
19. A review on advanced joining techniques of multi material part manufacturing for automotive industry / Celalettin Yuce, Fatih Karpat, Nurettin Yavuz, Oguz Dogan // International journal of mechanical and production engineering. 2015. Vol. 3. Iss. 5. Р. 63–68.
20. Thomas W. M., Nicholas E. D. Friction stir welding for the transportation industries // Materials & Design. 1997. Vol. 18. Nos. 4/6. P. 269–273.
|
||||
| Полный текст |
|
||||