XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Новый метод получения сварных соединений, под названием «сварка трением с перемешиванием» (СТП) был разработан в 1991 г. Британским институтом сварки (TWI). Он относится к твердофазным способам образования соединений материалов с использованием трения. [1]

Поскольку этот процесс в РФ начал развиваться относительно недавно, благодаря широкой области применения и большим преимуществам относительно дуговых способов сварки, исследования в этом направлении является очень актуальными.

Для сварки используют инструмент в форме стержня (рисунок 1), который состоит из двух частей: заплечика (утолщенная часть) и пина (выступающая часть). Размеры этих конструктивных элементов выбирают в зависимости от материала свариваемых деталей и его толщины. Длину пина устанавливают приблизительно равной толщине детали, подлежащей сварке.

Рисунок 1 – Принципиальная схема сварки трением с перемешиванием: а) схема СТП; б) инструмент для СТП [2]

Несмотря на большое количество патентов по СТП, а также большой объем исследований в области разработки инструментов, определенной методики по разработки инструмента нет, и все ограничивается лишь фантазией конструктора. Основным требованием к конструкции инструмента является обеспечение нагрева до пластического состояния металла в зоне сварки и перемешивание его по всей толщине свариваемых кромок. Так же во многих случаях в научных работах, предоставляется не вся информация о конструкции инструмента, поскольку исследования имеют коммерческую ценность.

В ходе литературного обзора удалось найти только информацию рекомендательного характера по подбору некоторых параметров инструмента, для получения качественного сварного соединения [2,3]:

диаметр заплечика D отвечает за разогрев металла и перемешивание его верхних слоев. Сварное соединение получается при разных диаметрах заплечика, но здесь есть определенная зависимость: чем меньше диаметр заплечика, тем большую скорость вращения инструмента необходимо развить для получения нагева при большей силе трения.

пин отвечает в основном за перемешивание металла по толщине свариваемого металла. Пин должен быть прочным при внедрении в холодный металл и при перемещении по стыку сварки. Диаметр пина d зависит от толщины свариваемого металла. Если пин будет слишком мал, то он не сможет обеспечить хорошее перемешивание металла в зоне сварки.

длина пина lп должна быть примерно 90—95 % от толщины свариваемого металла для обеспечения протекания пластических деформаций в корне сварного шва.

Не смотря на все большее количество исследований сварки трением с перемешиванием, многое аспекты в этой области остаются неизвестными. А те знания, которые имеются не систематизированы и не обобщены. К тому же, принимая во внимание все большее увеличение области применения СТП, а также активного внедрения его в производство, исследования в данном направлении еще долго будут актуальными.

Список используемой литературы:

Ищенко А.Я., Подъельников С.В., Покляцкий А.Г. Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов (Обзор) // Автоматическая сварка. 2007. №11. С. 32-38.

Людмирский Ю.Г., Котлышев Р.Р. Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов в строительстве // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2010. №3. С. 15-22.

Дехелеан Д., Койокару Р., Раду Б., Сафта В. Контроль процесса сварки трением с перемешиванием алюминиевых и магниевых сплавов //Автоматическая сварка. 2008. №11. С. 116-119.