XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Любой процесс сварки является следствием плавления металла, а следовательно, изменению кристаллической решетки материала, что ведет к появлению остаточных напряжений после завершения процесса сварки. Слишком большие напряжения могут привести к дефектам, таким как: трещины, поры, коробление сварного шва и околошовной зоны. Для сварного шва желательно иметь сжимающие напряжения, так-как они ведут к повышению усталости [1]

Сварка алюминия подразумевает под собой много различных трудностей. Таких как трудность удаления оксидной пленки, склонность к образованию трещин и пор. поэтому очень важно выбрать подходящий тип сварки ведь как известно различные виды вносят разное количество теплоты в материал в единицу времени, так называемую погонную энергию [2], от которой зависит изменению структуры металла. В данной статье мы рассмотрим, как влияют различные типы сварки на остаточный напряжения и деформации.

Самым доступным и простым способом является дуговая сварка плавящимся и неплавящимся электродом, при данном виде идет большее тепловложение и, следовательно значительное изменение кристаллической решетки [3]. Что ведет к образованию горячих трещин, которые вызваны напряжениями усадки сварного шва после сварки. [4] Для минимизаций используют импульсно-периодические режимы сварки. Кроме того, дополнительно используют присадочные проволоки для большего снижения дефектов при сварке [5]

Второй способ – это сварка трением с перемешиванием. «Условия пластического деформирования металла в зоне образования неразъемного соединения определяются температурой его нагревания и скоростью деформирования, которые зависят от частоты вращения инструмента и скорости его линейного перемещения вдоль стыка.»[6]. Данный метод обеспечивает наименьше число дефектов, а следовательно, дает малые остаточные напряжения в шве, что говорит о проведённых испытаниях, на которых образцы разрушались по основному материалу [7]. Но при данном способе могут присутствовать дефекты несплавление корня шва и включения оставленные инструментом сварки [8].

Третий способ – это лазерная сварка, данный вид сварки позволяет снизить оксидные включения и поры из-за того, что идет интенсивное перемешивания металла в сварочной ванне. Главными факторами при лазерной сварке выступает мощность лазерного излучения, положение фокальной плоскости и скорость движения лазера. При правильно подобранных параметров можно достигнуть минимальных остаточных напряжений, что ведет к минимизациям трещин. Например, в работе [9]: «уровень остаточных напряжений невысокий: 14-48 МПа для сварных соединений из сплава В-1461 и 24-65 МПа для сварных соединений из сплава 1424»/ Но из особенностей лазерной сварки связанными с высокими скоростями охлаждения появляется другой дефект который отмечен в работе [10]: «возможно образование микрорыхлот (оплавлении по границам зерен) глубиной до 1 мкм», что говорит о снижение предела прочности в этих местах. И к возможному разрушению.

Четвертый способ – это различные гибридные виды сварки. Рассмотрим на примере плазменной сварки, в ней как, и в дуговой сварке используются различные присадочные проволоки, которые позволяют легировать материал тем самым повышать механические характеристики шва [11]. Также как и лазерный, процесс идет с малой долей тепловложения, что позволяет получать сварной шов с малыми остаточными напряжениями, а следовательно, снижению появлению различных дефектов.

Заключение

Подводя итог всему выше сказанному, можно отметит, что наиболее выгодным видами сварки с наиболее малыми напряжениями и деформациями являются лазерная и трением.

С точки зрения удобства и доступности остаётся дуговая сварка плавящийся и неплавящийся электродом, но даёт больше всего напряжений и деформаций, а следовательно, трещин и пор.

Список литературы

Шонин В. А. Остаточные напряжения в соединениях тонколистового сплава АМг6, вызванные дуговой и лазерно-дуговой сваркой/ В. А. Шонин, В. С. Машин, В. Ю. Хаскин, Т. Н. Недей// Автоматическая сварка – 2006. – №9. – С. 26-31.

ГОСТ Р ИСО 857-1-2009 Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения. Дата введения 01.07.2010.

Морозов В. П. Особенности процесса кристаллизации металла расплавленной ванны при дуговой импульсно-периодической сварки/ В. П. Морозов, – Москва: МГТУ им.Н..Э.Баумана – 2010 – №10 – С. 1-12.

Ситников Б. В. Влияние предварительного подогрева на поперечные деформаций металла в зоне шва при аргонодуговой сварке пластин из алюминиевого сплава/ Б. В. Ситников//НТП и Эффективность производства. –2011. – №9(91). – С. 67-71.

Пантелеев М. Д. Технологические особенности сварки плавлением алюминиевого сплава B-1579 / Л.Д. Пантелеев, М. М. Бакрадзе, А.А. Скупое, и др.// Труды ВИАМ. – 2018. ­ №3(52). – С. 11-17.

Павловна А. Л Влияние режима сварки на свойства соединений сплава 1565ч, выполненных сваркой трением с перемешиванием /А. Л. Павловна, А. Н. Лашин, В. В. Овчинников//Современные материалы, техника и технологии. – 2016 – №5(8). – С. 120-125.

Лукин В. И. Сварка трением с перемешиванием полуфабрикатов высокопрочного алюминий-литиевого сплава в-1469 /В. И. Лукин, В. И. Кулик, С. Я. Бецофен и др.// Труды ВИАМ. – 2017. – №12. – С. 13-24.

Тупицын А. М. Анализ технологических возможностей современных способов автоматической сварки крупногабаритных тонкостенных изделий ответственного назначения из алюминиевых сплавов /А. М. Тупицын, Э. А. Гладков, А. В. Чернов//Глобальная ядерная безопасность. – 2016. – №1(18). – С. 66-75.

Хохлатова Л. Б. Структура и свойства сварных соединений листов из сплавов 1424 и B-1461, Изготовленных лазерной сваркой / Л. Б. Хохлатова, В. В. Блинков, Д. И. Кондратюк, и др.// Авиационные материалы и технологии. – 2015. – №4. – С. 9-13.

Лукин В. И. Особенности лазерной сварки
высокопрочных алюминий-литиевых сплавов /В. И. Лукин, Е. Н. Иода, М. Д. Пантелеев, А. А. Скупов//Труды ВИАМ. – 2016. – №10 (46) – С. 73-79.

Баженов А. М. Плазменная сварка алюминиевых сплавов малых толщин /A. M. Баженов, А. И. Панов, И. А. Гилев// ВЕСТНИК ПНИПУ, Машиностроение, материаловедение. – 2017. – №3. – С. 5-12.

Код для цитирования: Скопировать