Некоторые преимущества стыковых соединений тонколистовых деформируемых алюминиевых сплавов АМг5М и АМг6М, полученных сваркой трением с перемешиванием, по сравнению с ТИГ

Abstract

Проведены сравнительные исследования микроструктуры, степени разупрочнения, предела прочности, склонности к зарождению и распространению трещин и сопротивления усталости сварных соединений деформируемых алюминиевых сплавов АМг5М и АМг6М толщиной 1,8 мм, полученных аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом и трением с перемешиванием, а также уровней возникающих в них остаточных продольных напряжений. Показано, что применение сварки трением с перемешиванием обеспечивает формирование неразъемного соединения с минимальным уровнем концентрации напряжений в местах перехода от шва к основному материалу и позволяет избежать в швах дефектов в виде пор, макровключений оксидной плены и горячих трещин, обусловленных расплавлением и кристаллизацией металла при сварке плавлением. В результате интенсивной пластической деформации металла под буртом инструмента и в ядре шва формируется однородная дезориентированная структура с размером зерен 3…4 мкм и дисперсными (не более 1 мкм) фазовыми выделениями, а на прилегающих участках происходит удлинение и искривление зерен в направлении перемещения пластифицированного металла. Благодаря этому повышаются твердость металла в зоне соединения, предел прочности образцов при одноосном растяжении, их усталостная прочность и склонность к зарождению и распространению трещин. Снижение температуры нагрева свариваемых кромок обеспечивает уменьшение максимального уровня растягивающих остаточных продольных напряжений в сварных соединениях на 25 % по сравнению с аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом.

Comparative studies were performed of microstructure, degree of softening, ultimate strength, crack initiation and propagation susceptibility and fatigue resistance of welded joints of wrought aluminium alloys AMg5M andAMg6M 1.8 mm thick, produced by nonconsumable-electrode argon-arc welding and friction stir welding, as well as of the levels of residual longitudinal stresses developing in them. It is shown that application of FSW enables formation of permanent joint with minimum level of stress concentration in weld-to-base metal transition areas, and allows avoiding defects in the form of pores, oxide film macroinclusions and hot cracks in welds due to metal melting and solidification in fusion welding. Intensive plastic deformation of metal results in formation of a uniform disoriented structure under the tool shoulder and in the weld nugget with grain size of 3-4 mm and disperse (not more than 1 mm) phase precipitates, and grain elongation and distortion in the direction of plasticized metal displacement occur in the adjacent areas. This leads to increase of metal hardness in the joint zone, sample ultimate strength at uniaxial tension, their fatigue strength and lowering of crack initiation and propagation susceptibility. Lowering of temperature of welded edges heating leads to lowering of maximum level of residual longitudinal stresses in welded joints by 25 %, compared to TIG welding.