Физико-механические свойства стыковых соединений тонколистового алюминиевого сплава Д16, полученных сваркой трением с перемешиванием

Abstract

Выполнен комплекс исследований по изучению прочностных характеристик сварных стыковых соединений конструкционного алюминиевого сплава Д16 толщиной 2 мм, полученных сваркой трением с перемешиванием. 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 образования 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 в шве формируется однородная дезориентированная структура с размером зерен 3...4мкм и дисперсными фазовыми выделениями не более 1мкм, а на прилегающих к нему участках в зоне термомеханического воздействия происходит удлинение и искривление зерен в направлении перемещения пластифицированного металла. Благодаря этому повышаются твердость металла в зоне соединения, предел прочности при одноосном растяжении и усталостная прочность при циклических нагрузках.

Виконано комплекс досліджень з вивчення міцності зварних стикових з’єднань конструкційного алюмінієвого сплаву Д16 товщиною 2 мм, отриманих зварюванням тертям з перемішуванням. Показано, що застосування зварювання тертям з перемішуванням забезпечує формування нероз’ємного з’єднання з мінімальним рівнем концентрації напружень в місцях переходу від шва до основного матеріалу і дозволяє уникнути утворення у швах дефектів у вигляді пор, макровключень оксидної плени та гарячих тріщин, обумовлених розплавленням і кристалізацією металу під час зварювання плавленням. В результаті інтенсивної пластичної деформації металу у шві формується однорідна дезорієнтована структура з розміром зерен 3...4мкм і дисперсними фазовими виділеннями не більше 1мкм, а на прилеглих до нього ділянках в зоні термомеханічного впливу відбувається подовження та викривлення зерен у напряму переміщення пластифікованого металу. Завдяки цьому підвищуються твердість металу в зоні з’єднання, межа міцності при одновісному розтягу та втомна міцність при циклічних навантаженнях.

A complex of investigations was carried out to study the strength characteristics of welded butt joints of structural aluminum alloy D16 of 2 mm thickness, produced by friction stir welding. It was shown that the use of friction stir welding provides the formation of a permanent joint with a minimum level of stress concentration in the transition zones from the weld to the base material and allows avoiding the formation of defects in the welds such as pores, macroinclusions of oxide film and hot cracks caused by melting and crystallization of metal in fusion welding. As a result of intensive plastic deformation in the weld metal, a homogeneous disoriented structure with a grain size of 3–4mcm and with dispersed phase precipitations of not more than 1mcm is formed, and in the regions adjacent to it the elongation and distortion of grains in the direction of movement of the plasticized metal occurs in the zone of thermomechanical action. Due to this, the hardness of metal in the joint zone, the tensile strength under uniaxial tension and the fatigue strength under cyclic loads are increased.