Механизм образования соединения и особенности технологии сварки алюминиевых сплавов трением с перемешиванием

• Автор: Котлышев, Роман Рефатович
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Состояние вопроса (обзор)

1.1 Краткая истории вопроса

1.2 Сущность процесса сварки трением с перемешиванием

1.3 Анализ существующих разновидностей способов сварки трением с перемешиванием с позиции решения технологических 18 проблем процесса
1.4 Обзор отечественной и зарубежной литературы по сварке 27 трением с перемешиванием (критический обзор)

2 Методика проведения исследований

2.1 Методика проведения сварки
2.2 Методика оценки силового воздействия сварочного 36 инструмента на изделие
2.3 Методика оценки тепловых характеристик процесса
2.3.1 Калоримстрирование процесса
2.3.2 Методика измерения температуры в сварном соединении
2.4 Методика оценки качества сварных соединений
Выводы по главе
3 Образование сварного соединения при сварке трением с 47 перемешиванием
3.1 Основные этапы процесса сварки трением с перемешиванием
3.2 Теоретические аспекты образования сварного соединения
3.3 Физический контакт
3.4 Тепловой баланс при СТП

3.5 Давление и деформации при СТП
3.6 Активация свариваемых поверхностей
3.7 Объемное взаимодействие
3.8 НДС сварного соединения (релаксация напряжений)
Выводы по главе
4 Выбор рациональных режимов сварки
4.1 Дефекты, характерные процессу СТП, и пути их устранения
4.2 Основные параметры СТП и их влияние на формирование 95 сварного соединения
4.3 Характеристики сварных соединений
4.4 Методика расчета режимов сварки
Выводы по главе
5 Технология сварки токоподводящих шин трением с 112 перемешиванием
5.1 Заводская технология
5.2 Технология сварки трением с перемешиванием шин толщиной 4 115 мм из алюминиевого сплава АДЗ1Т
5.3 Сварка шин толщиной 6 мм из сплава АДО
5.4 Перспектива использования процесса СТП
Заключение
Список используемой литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время происходит увеличение использования алюминия в промышленности. Можно привести тот факт, что по состоянию на 2005 год за последние 15 лет в Европе спрос на экструдированные алюминиевые профили увеличился на 1,2 млн тонн, а на прокат из алюминия на 1,6 млн тонн [74]. Использование алюминиевых сплавов по сравнению со сталями дает уменьшение веса конструкций, более высокую коррозионную стойкость. Однако, сварка алюминиевых сплавов (как наиболее распространенный способ соединения металлов) весьма проблематична. Наличие оксидной пленки затрудняет процесс сварки, отсутствие цветов побежалости затрудняет наблюдение за процессом при ручной сварке, повышенная жидкотекучесть затрудняет формирование корня шва при сварке на весу, высокая теплопроводность, наряду с низким модулем упругости приводит к большим деформациям особенно при сварке плавлением. Т.е. при сварке алюминиевых сплавов использование сварки плавлением, как наиболее распространенного и мобильного процесса, ограничено, а ряд сплавов вообще невозможно качественно соединить сваркой плавлением, из-за образования горячих трещин (например, Д16).
При сварке давлением ряда проблем можно избежать из-за отсутствия жидкой фазы. Однако, при сварке давлением (диффузионная сварка) необходимо очищать поверхность перед сваркой от оксидной пленки, ограничено применение для разных разновидностей конструкций, некоторые процессы невозможно автоматизировать и т.д. На ряду с огромным количеством способом сварки давлением выделяется способ сварки трением, который отличается пониженными требованиями к подготовке поверхностей перед сваркой, возможностью соединения разных материалов, как в однородном, так и в разнородном сочетаниях, широким диапазоном режимов сварки, а также выгодными экономическими и экологическими показателями.

Угол наклона инструмента задавался по лимбу хобота фрезерного станка с шагом 1°.
Величина заглубления задавалась вручную перемещением стола с точностью 0,05мм. Скорость сварки задавалась подачей стола и варьировалась ступенчато: 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630;800; 1000; 1250.
Процесс СТП осуществлялся в следующей последовательности:
1) алюминиевые заготовки обезжиривали ацетоном;
2) алюминиевые заготовки укладывались на подкладку таким образом, чтобы центр пина инструмента точно проходил по линии, образованной состыкованными кромками алюминиевых полос;
3) алюминиевые заготовки прижимали к подкладке, выполненной из стали 12Х18Н10Т;
4) устанавливали режимы сварки (скорость вращения инструмента, скорость перемещения стола - скорость сварки);
5) инструмент устанавливали под определенным углом (в диапазоне 0 -5), таким образом, чтобы при перемещении сварка осуществлялась углом вперед;
6) вращающийся инструмент медленно погружали в алюминиевые заготовки на глубину равную длине пина плюс 0,2-0,4 мм (по лимбу станка);
7) далее включали подачу стола и осуществляли процесс сварки;
8) в конце шва выключали перемещение изделия относительно инструмента, выводили инструмент из образовавшегося соединения и выключали станок.