ЗАО «Алкоа-СМЗ»:

А. М. Дриц, директор по развитию бизнеса и технологий, эл. почта: Alexander.Drits@alcoa.com

ФГБОУ ВПО «Московский государственный индустриальный университет», Москва, Россия:

В. В. Овчинников, проф., кафедра технологии конструкционных материалов

При изготовлении грузовых железнодорожных вагонов для перевозки сыпучих грузов возникает задача по соединению листов алюминиевых сплавов толщиной 4–6 мм протяженными швами. С точки зрения упрощения технологического процесса изготовления обшивки, например грузового вагона, для соединения листов предпочтительными являются нахлесточные соединения. Целью данной работы являлось исследование структуры и механических свойств нахлесточных соединений листов алюминиевого сплава 1565чМ толщиной 5 мм, полученных аргонодуговой сваркой и сваркой трением с перемешиванием. Ручную аргонодуговую сварку нахлесточных соединений выполняли на переменном токе от источника питания дуги ИСВУ-315 горелкой РГА-150 с использованием присадочной проволоки СвАМг61 диаметром 2 мм. Перед сваркой образцы подвергали зачистке механической металлической щеткой с диаметром проволок 0,8 мм. Для сварки трением с перемешиванием нахлесточных соединений применяли горизонтальный фрезерный станок Agile CS 1000, оснащенный специальным инструментом для данной сварки. Инструмент выполнен в виде державки со сменным наконечником, состоящим из заплечика и индентора, на поверхности которого есть винтообразная канавка. Индентор диаметром 5 мм имел высоту 6,5–7,0 мм для гарантированного соединения свариваемых листов. Частоту вращения инструмента варьировали в пределах 500–1000 мин^–1, а скорость сварки — в пределах 220–250 мм/мин. Установлено, что прочность нахлесточных соединений с одним швом существенно уступает соединениям с двумя швами. Образцы из нахлесточных сварных соединений с двумя швами, выполненными аргонодуговой сваркой, имеют прочность в 1,3–1,4 раза большую, чем нахлесточные соединения с одним швом, а по отношению к прочности основного металла она составляет 0,82–0,87. Наиболее высокую прочность на уровне 0,94–0,97 от прочности свариваемых листов имеют соединения, выполненные сваркой трением с перемешиванием. При испытаниях на растяжение соединения, выполненные сваркой трением с перемешиванием, разрушаются по зоне термического влияния, а при аргонодуговой сварке по металлу шва. Нахлесточные сварные соединения листов сплава 1565чМ толщиной 5 мм, выполненные сваркой трением с перемешиванием, по прочности равноценны стыковым соединениям (коэффициент прочности 0,96–0,98). В то же время прочность нахлесточных соединений, выполненных ручной аргонодуговой сваркой, значительно ниже прочности стыкового сварного соединения, и особенно при нахлесточном соединении с одним швом.

1. Ushio H., Yasunaga K., Yahaba T. The use of aluminum and magnesium car parts and how to join them // Welding technology. 2009. Vol. 57, No. 5. P. 80–86.
2. Koyasu S., Ishida T. The use of tankers to hydrogen peroxide from aluminum alloys // J. of light metal welding and construction. 2010. Vol. 48, No. 10. P. 7–10.
3. Дриц А. М., Овчинников В. В., Растопчин Р. Н. Технологические свойства листов из свариваемого алюминиевого сплава 1565ч для производства цистерн // Технология легких сплавов. 2012. № 3. С. 20–29.
4. Дриц А. М., Овчинников В. В., Растопчин Р. Н. Исследование свойств сварных соединений сплава 1565ч применительно к изготовлению сварных цистерн // Цветные металлы. 2012. № 12. С. 85–89.
5. ГОСТ 14806–80. Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. — Введ. 1981–07–01.
6. Малофеев С. С., Кулицкий В. А. Сварка трением с перемешиванием пластин различной толщины сплава системы Al–Mg–Sc // Технология легких сплавов. 2012. № 4. С. 72–76.
7. Фролов В. А., Конкевич В. Ю., Предко П. Ю., Белоцерковец В. В. Сварка трением с перемешиванием термически упрочняемого сплава В95 системы Al–Zn–Mg–Cu // Сварочное производство. 2013. № 3. С. 21–26.
8. Ищенко А. Я., Подъельников С. В., Покляцкий А. Г. Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов (обзор) // Автоматическая сварка. 2007. № 11. С. 32–38.
9. Покляцкий А. Г., Ищенко А. Я., Подъельников С. В. Влияние параметров процесса сварки трением с перемешиванием на формирование швов соединений алюминиевых сплавов толщиной 1, 8...2,5 мм // Автоматическая сварка. 2008. № 10. С. 27–30.
10. ГОСТ 6996–66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. — Введ. 1967–01–01.
11. Дриц А. М., Овчинников В. В. Свойства сварных соединений листов сплава 1565ч в сочетании с другими алюминиевыми сплавами // Цветные металлы. 2013. № 11. С. 84–89.
12. Дриц А. М., Овчинников В. В. Сварка трением с перемешиванием нахлесточных соединений сплава 1460 // Заготовительные производства в машиностроении. 2012. № 1. С. 11–16.
13. Овчинников В. В. Современные наукоемкие технологии в сварочном производстве // Наукоемкие технологии. 2011. № 5. С. 35–45.