Особливості контактної взаємодії при зварюванні тертям алюмінію і його сплавів з міддю та нержавіючою сталлю аустенітного класу. Вплив динаміки гальмування обертання на деформаційні процеси в зоні з"єднання. Ефективні технології зварювання алюмінію.
Аннотация к работе
Розробка технології зварювання тертям сплавів алюмінію із сталлю та міддюБіметалеві зєднання мідь - алюміній широко застосовуються в електротехніці та енергетиці; перехідники нержавіюча сталь - алюмінієвий сплав використовуються в авіаційній і космічній техніці. Для одержання біметалевих перехідників широко застосовуються способи зварювання тиском, зокрема для стикових зєднань одним з найбільш ефективних способів є зварювання тертям. Дисертаційна робота виконувалася згідно тем відомчого замовлення НАН України №26/6 «Дослідження фізико-металургійних процесів пресового зварювання деталей при високій концентрації енергії в зоні контакту, розробка технології та устаткування стикового зварювання у твердій фазі, у тому числі і важкозварюваних матеріалів», №26/11 «Дослідження твердофазних перетворень на границі розділу фаз при зварюванні у твердій фазі високоміцних і різнорідних матеріалів та сплавів на основі Fe, Al, Ti, Cu, розробка технологій їх зварювання тиском», по пошукових темах №26/2-п і №26/7-п, по темі №26/33 Державної цільової програми фундаментальних досліджень. Мета роботи - визначення найбільш ефективного способу зварювання тертям різнорідних матеріалів, що вступають при нагріві в хімічну взаємодію, і розробка ефективної технології зварювання тертям алюмінію і його сплавів із сталлю та міддю. Для досягнення цієї мети необхідно вирішити наступні задачі: - вивчити особливості контактної взаємодії при зварюванні тертям алюмінію і його сплавів з міддю та нержавіючою сталлю аустенітного класу;У першому розділі на підставі літературних даних проведено аналіз основних способів зварювання тертям, розглянуто особливості одержання зєднань різнорідних матеріалів, показані технологічні прийоми, що забезпечують підвищення якості зєднань, обґрунтовано необхідність проведення подальших досліджень. При зварюванні металів, що вступають при нагріві в хімічну взаємодію, збільшення часу зварювання призводить до незворотної зміни фазового складу зони зєднання, повязаній з утворенням крихкого інтерметалідного прошарку. У публікаціях по інерційному і комбінованому зварюванню тертям, міститься недостатньо інформації про конкретні технологічні режими зварювання, структуру, фазовий склад і показники механічних властивостей зєднань. У звязку з тим, що біметалеві перехідники міді з алюмінієм, алюмінію і його сплавів з нержавіючою сталлю широко застосовуються у промисловості, для досліджень було обрано такі поєднання матеріалів: електротехнічна мідь М1 - алюміній АД1; сталь 12Х18Н10Т - АД1; сталь 12Х18Н10Т - алюмінієвий сплав 1420; заготовки діаметром 20, 22, 25 мм. Експериментальні зварювання проводилися на машинах для конвенційного (МСТ-2001, СТ-120) та інерційного (СТ-100, СТ-109А) зварювання тертям, обладнаних засобами реєстрації та контролю технологічних параметрів і параметрів, що характеризують процес зварювання тертям.Встановлено, що при зварюванні тертям міді та сталі 12Х18Н10Т з алюмінієм АД1 спостерігається зміщення поверхні тертя в алюмінієву заготовку. На початкових етапах процесу зміщення досягає максимальної величини, із збільшенням часу нагріву спостерігається зворотне переміщення поверхні тертя убік початкового контакту і досягнення сталого значення зміщення. Встановлено, що при конвенційному зварюванні тертям алюмінію і його сплавів з міддю та сталлю термічний цикл зварювання перевищує температурно-часові умови утворення суцільного інтерметалідного прошарку, повне витіснення якого із стику утруднюється зміщенням поверхні тертя і виконанням проковки на заготовки, що не обертаються. На основі дослідження термічних циклів при нагріві та вивчення кінетики утворення інтерметалідного прошарку при зварюванні тертям алюмінію з міддю встановлено, що інтенсивні зсувні деформації сприяють значній активізації дифузійних процесів у порівнянні з умовами ізотермічного відпалу. Розроблено принципи керування процесом формування біметалевих зєднань: дозоване введення енергії в стик за рахунок скорочення тривалості зварювання, інтенсифікація нагріву на початковій стадії процесу зварювання за рахунок збільшення окружної швидкості та тиску, інтенсифікація зсувної деформації в зоні контакту на заключній стадії за рахунок спільної дії осьових і тангенціальних напружень при проковці.
План
Основний зміст роботиОсновний зміст роботи відображено у публікаціях
1. Зяхор И.В. Особенности сварки трением разнородных металлов и сплавов // Автомат. сварка. - 2000. - №5.-С. 37-46.
2. Зяхор И.В. Современное оборудование для сварки трением // Автомат. сварка. - 2001. - №7. - С. 48-52.
3. Кучук-Яценко С.И., Зяхор И.В., Гордань Г.Н. Влияние технологических параметров и динамики торможения при сварке трением на структуру и свойства соединений меди с алюминием // Автомат. сварка. - 2002. - №6.-С. 3-8.
4. Зяхор И.В., Кучук-Яценко С.И. Особенности формирования соединений меди с алюминием при сварке трением // Автомат. сварка. - 2001. - №9.-С. 27-32.
5. Кучук-Яценко С.И., Зяхор И.В. Механизм формирования биметаллических соединений при сварке трением // Автомат. сварка. - 2002. - №7.-С. 3-11.
6. Kuchuk-Yatsenko S.I., Zyakhor I.V. Friction welding of dissimilar metals // Proc of symp. on exploiting solid state joining, 13-14 Sept., 1999. - Cambridge, Great Abington: TWI, EWI. - 1999.
7. Зяхор И.В. Оптимизация процесса сварки трением разнородных материалов - Современные проблемы сварочной науки и техники // Тезисы докладов международной научно-методической конференции «Современные проблемы сварки и родственных технологий, совершенствование подготовки кадров», 10-14 сентября 2001 г., г. Мариуполь. - 2001.-С. - 12-13.
8. Зяхор И.В., Кучук-Яценко С.И. Сварка трением переходников сталь 12Х18Н10Т - алюминиевый сплав 1420. - Современные проблемы сварочной науки и техники // Материалы Российской научно-технической конференции «Сварка-97». - 16-18 сентября 1997 г. - Воронеж. - 1997.-С. 161-163.
9. Зяхор И.В. Влияние контактного взаимодействия меди с алюминием при сварке трением на качество соединений // Материалы международной научно-технической конференции «Инженерия поверхности и реновация изделий», 29-31 мая 2001 г., г. Феодосия. - Киев: АТМ
Украины. - 2001.-С. 95-96.
10. Зяхор І.В. Розробка принципів керування процесом зварювання тертям біметалевих зєднань // Тезисы докладов I Всеукраинской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Сварка и родственные технологии», 22-24 мая 2001 г. - Киев. - 2001.-С. 29.
11. Кучук-Яценко С.И., Зяхор И.В. Получение биметаллических соединений сваркой трением с регулируемым торможением вращения // Материалы международной конференции «Сварка и родственные технологии 2002», 22-26 апреля 2002 г. - Киев. - 2002.-С. 62-63.
12. Патент №46460А Україна, МКВ B23K20/12 Спосіб зварювання тертям і машина для його реалізації / Кучук-Яценко С.І., Зяхор І.В. (Україна) №2001075189; Заявл. 20.07.01; Опубл. 15.05.2002, Бюл. №5.