АО «Арконик СМЗ», Москва, Россия:

А. М. Дриц, директор по развитию бизнеса и новых технологий, канд. техн. наук, эл. почта: Alexander.Drits@arconic.com

ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет», Москва, Россия:
В. В. Овчинников, профессор, докт. техн. наук, эл почта: vikov1956@mail.ru

АО ВПК «НПО машиностроения», Реутов, Россия:
И. В. Соловьева, начальник лаборатории

ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель», Чебоксары, Россия:
В. А. Бакшаев, директор

Исследованы механические и коррозионные свойства сварных соединений листов толщиной 5 мм из сплава марки 1151 системы Al – Cu – Mg в состоянии Т (закалка и естественное старение), полученные сваркой трением с перемешиванием (СТП) на воздухе и в воде. Установлено, что принудительное охлаждение сварного соединения водой способствует повышению временного сопротивления сварного шва, незначительно изменяя свойства сварного соединения. Разрушение сварного соединения в обоих случаях происходит по зоне термомеханического воздействия (ЗТМВ). Прочность сварного соединения составляет 0,8 от прочности основного металла. При сварке трением с перемешиванием в воде по сравнению со сваркой на воздухе наблюдается повышение микротвердости зоны перемешивания на 20% и уменьшение размера зерна в ней с 9,8 до 4,8 мкм. СТП в воде в 2 раза уменьшает протяженность зоны термического влияния (ЗТВ) и не влияет на размеры зерна в этой зоне. Межкристаллитная коррозия основного металла составляет 0,05 мм и является самой низкой из всех структурных зон соединения. При сварке на воздухе ЗТВ 0,35 мм наиболее подвержена меж кристаллитной коррозии. В несколько меньшей степени межкристаллитная коррозия проявляется в ЗТМВ (0,28 мм). После основного металла наибольшей устойчивостью к межкристаллитной коррозии обладает металл шва в зоне перемешивания (ЗП) 0,18 мм. Благодаря более высокой скорости охлаждения при принудительном охлаждении в воде стойкость против межкристаллитной коррозии всех зон сварного соединения (кроме основного металла) возрастает примерно в 1,4–2 раза в зависимости от структурной зоны. Наибольший прирост коррозионной стойкости к межкристаллитной коррозии наблюдался для зоны термомеханического воздействия (0,14 мм вместо 0,28 мм).

1. Фридляндер И. Н. Современные алюминиевые, магниевые сплавы и композиционные сплавы на их основе // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. № 7. С. 9–17.
2. Зыков С. А., Павлова В. И., Осокин В. П. Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом полуфабрикатов из алюминиево-магниевых сплавов в широком диапазоне толщин // Вопросы материаловедения. 2015. № 1. С. 229–239.
3. Якушин Б. Ф., Шиганов И. Н., Бакуло А. В. Выбор способов и режимов сварки сосудов давления из алюминиевого жаропрочного сплава 1151 // Цветные металлы. 2018. № 2. С. 83–88.
4. Овчинников В. В. Технологические особенности сварки трением с перемешиванием алюминиевых и магниевых сплавов (обзор) // Машиностроение и инженерное образование. 2016. № 4. С. 22–45.
5. Штрикман М. М. Аналитическое и экспериментальное исследование тепловых процессов при многослойной сварке в щелевую разделку // Сварочное производство. 1993. № 10. С. 4–6.
6. Штрикман М. М., Павлов А. С., Сабанцев А. Н., Егоров В. Н. Дуговая сварка с воздействием на сварочную ванну направленных газоструйных потоков // Сварочное производство. 1999. № 12. С. 3–5.
7. Benavides S., Li K., Murr L. E., Brown D., McClure J. C. Lowtemperature friction-stir welding of 2024 aluminum // Scripta Materialia. 1999. Vol. 41. P. 809–815.
8. Staron P., Kocak M., Williams S. Residual stresses in friction stir welded Al sheets // Applied Physics. 2002. Vol. 74. S1161–S1162.
9. Nelson T. W., Steel R. J., Arbegast W. J. In situ thermal studies and post-weld mechanical properties of friction stir welds in age hardenable aluminium alloys // Science and Technology of Welding & Joining. 2003. Vol. 8. P. 283–288.
10. Su J. Q., Nelson T. W., Sterling С. J. A new route to bulk nanocrystalline materials // Journal of Materials Research. 2003. Vol. 18. P. 1757–1760.
11. Патент 2686494 РФ. Способ сварки трением с перемешиванием стыковых соединений алюминиевых сплавов / Бакшаев В. А., Дриц А. М., Овчинников В. В., Григорьев М. В. ; заявл. 12.10.2018; опубл. 29.04.2019, Бюл. № 13.
12. ГОСТ 6996–66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. — Введ. 01.01.1967.
13. ГОСТ Р ИСО 6507-1–2007. Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения. — Введ. 01.08.2008.
14. ГОСТ 9.021–74. Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Алюминий и сплавы алюминиевые. Методы ускоренных испытаний на межкристаллитную коррозию (с изм. № 1, 2). — Введ. 01.01.1975.
15. ГОСТ 4233–77. Реактивы, натрий хлористый. Технические условия (с Изм. № 1, 2). — Введ. 01.01.1978.
16. ГОСТ 14261–77. Кислота соляная особой чистоты. Технические условия (с Изм № 1, с Поправкой). — Введ. 01.07.1978.
17. Дриц А. М., Овчинников В. В., Васильев П. А. Исследование структуры и механических свойств соединений сплавов системы Al – Cu – Mg, полученных сваркой трением с переме шиванием // Технология легких сплавов. 2019. № 4. С. 17–25.
18. Сриниваза Рао Т., Котесвара Рао С. Р., Мадхусудхан Редди Г. Микроструктура и особенности разрушения алюминиевого сплава АА7075-Т651, охлажденного в процессе сварки трением с перемешиванием // Металловедение и термическая обработка металлов. 2019. № 6. С. 48–55.
19. Дриц А. М., Овчинников В. В. Свойства сварных соединений литейных алюминиевых сплавов, полученных сваркой трением с перемешиванием // Цветные металлы. 2020. № 1. С. 76–83.
20. Papahn H., Bahemmat P., Haghpanahi M. Study on govern ing parameters of thermal history during underwater friction stir welding // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015. Vol. 78. P. 1101–1111.
21. Srinivasa Rao Т., Madhusudhan Reddy G., Koteswara Rao S. R. Microstructure and mechanical properties of friction stir welded AA7075-T651 aluminum alloy thick plates // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015. Vol. 25. P. 1170–1178.