V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Титан и его сплавы являются одни из перспективных конструкционных материалов благодаря высокой прочности, коррозионной стойкости при работе в агрессивных средах и области высоких температур и высокой электропроводности. Эти свойства позволяют использовать их в авиастроение, ракетостроение, судостроение, военной и химической промышленности.

Номенклатура изделий, изготавливаемых из титана и сплавов на его основе очень велика и разнообразна. Многие из этих изделий имеют сложную геометрическую форму, которую невозможно получить средствами литейного или прокатного производства. Вместе с тем титан его и сплавы обладают рядом существенных недостатков – недостаточной пластичностью из-за упругого последействия в холодном состоянии и неудовлетворительной обрабатываемостью резанием, из-за образования на его поверхности сверхпрочного альфированного слоя. Хорошая свариваемость титановых сплавов позволяет применять их при изготовлении сложных конструкций различными методами сварки, что повышает коэффициент использования металла в 1,8 раза. В настоящее время наибольшее распространение при сварке титана получили методы, относящиеся к сварке плавлением (аргонодуговая, электрошлаковая, сварка под флюсом и т. д). Сварка плавлением титановых сплавов имеет ряд сложностей и особенностей. К наиболее ярко выраженным трудностям можно отнести высокую склонность сварочного шва к образованию пор и снижению прочности металла шва более чем на 10 %. Основным требованием, предъявляемым к сварным соединениям, является бездефектность сварного шва и равнопрочность с основным металлом. Соответственно прочность сварного соединения будет зависит от многих факторов, однако определяющими среди них являются химический состав металла сварного шва и его структура [1].

В связи с этим заслуживает внимания применение, к сварке титана для получения неразъемного соединения без расплавления основного металла, сварки давлением (диффузионной) или диффузионной трением.

Соединение при сварке трением образуется в процессе совместного пластического деформирования свариваемых деталей под действием сил контактного трения, величина которых зависит от скорости вращения (перемещения) свариваемых деталей и сжимающего осевого усилия. Строго локализованное тепловыделение в приповерхностных слоях деталей при сварке трением предопределяют ее энергетические и технологические преимущества. К ним относят: высокую производительность; высокие энергетические показатели процесса; высокое качество сварного соединения; стабильность качества сварных соединений; независимость качества сварных соединений от чистоты свариваемых поверхностей; возможность получения прочных соединений разноименных металлов и сплавов; высокую гигиеничность процесса; простоту механизации и автоматизации [2]. Вышеуказанные преимущества данного процесса явно определяют перспективы его применения к сварке титана и сплавов на его основе.

Авторы исследований [4, 5] в области применения сварки трения к соединениям из титана и его сплавов подтверждают получение сварных соединений с более высокими механическими свойствами, чем у соединений полученных методами сварки плавления. Исследования образцов из сплава ОТ4 цилиндрической формы диаметром 16 мм сваренных трением показало, что структура металла шва имеет мелкозернистое строение, и в металле шва преобладает α-фаза, что подтверждает повышение механических свойств и фактическое равенство их показателям основного металла. Разрушение таких образцов происходило по основному металлу вдали от линии стыка. Так же исследования показали, что в силу высокой скорости охлаждения в металле шва образуются метастабильные фазы, но отжиг при температуре 600° С в течении 70 минут в вакууме приводит к их распаду [3]. Испытания по сварке трением с перемешивание высокопрочного двухфазного α+β титанового сплава системы Ti-Al-Mo-V-Nb-Fe-Zr толщиной 6 мм показали, что металл шва такого соединения имел равноосную структуру (при сварке плавлением в металле шва преобладают столбчатые кристаллы) и обладал микротвердостью, выше, чем у основного металла, и высокой пластичностью [4].

Результаты исследований [4, 5] подчеркивают перспективность применения сварки трением к титану и его сплавам. В настоящий момент, проведено достаточно мало исследование и испытаний в этой области, но уже имеющиеся данные говорят о том, что сварка трением позволит не только расширить область применения титана и его сплавов, за счет получения более качественных сварных соединений, но и увеличить производительность процессов производства и снизить их энергозатраты за счет преимуществ, которые обеспечивает сам процесс сварки трением.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1 Замков, В. Н. Металлургия и технология сварки титана и его сплавов / В. Н. Замков, С.М. Гуревич. – Киев: Наукова думка, 1986. – 240 с.

2 Виль В. И. Сварка металлов трением / В. И. Виль. – Л.: Машиностроение, 1970. – 319 с. ил;

3 Большаков М. В. Структура и свойства соединений титанового сплава ОТ4, выполненных сваркой трением / М. В. Большаков, А. И. Черницын // Сварочное производство. – 1974. – №7 – с. 40 – 42;

4 Жадкевич М. Л. Особенности сварки трением с перемешиванием титановых сплавов / М. Л. Жадкевич, Н. Г. Третяк, В. И. Зеленин, В. Е. Зеленин // Наука. Техника. Технология.

Код для цитирования: Скопировать