АО «Арконик СМЗ», Москва, Россия:

А. М. Дриц, директор по развитию бизнеса, канд. техн. наук, эл. почта: dritsam@gmail.com

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

АО «ГосМКБ «Вымпел» им. И. И. Торопова», Москва, Россия:
Д. А. Поляков, начальник лаборатории механических испытаний, аспирант кафедры «Материаловедение», эл. почта: da_polyakov@mail.ru

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

Представлены результаты исследований механических свойств стыковых соединений листов и плит толщиной 3 и 15 мм соответственно из алюминиевого сплава 1565чН2 (Н116), полученных сваркой трением с перемешиванием (СТП). Разрушение сварного соединения при испытаниях на растяжение происходит по зоне термического влияния (ЗТВ) со стороны отхода рабочего инструмента. Временное сопротивление сварного соединения составляет 0,95–0,97 от временного сопротивления основного металла, что значительно выше, чем при сварке плавлением, где коэффициент прочности равен 0,71–0,73. При высоких значениях прочности соединения листов и плит из сплава 1565чН2 (Н116) характеризуются достаточно высокими пластическими свойствами. Угол изгиба соединений листа составляет 145^о, а плиты — 100^о при испытаниях с диаметром пуансона, равны двум толщинам образца, что на 30–68 % выше, чем у основного металла. Ударная вязкость металла шва примерно в 4 раза превышает ударную вязкость основного металла. Для соединений листов и плит из сплава 1565чН2 (Н116) характерны наиболее высокие значения микротвердости в зоне перемешивания (сварного шва). Низкие значения микротвердости отмечены в ЗТВ со стороны отхода рабочего инструмента, которая совпадает с участком разрушения соединения при испытаниях на растяжение. Средний размер зерна шва для листов составил порядка 6 мкм, а для плиты — 8,5 мкм. Для плиты в зоне наложения швов при двухсторонней сварке увеличение размера зерна не установлено. Предел выносливости при коэффициенте ассимметрии цикла R = –1 на базе 107 циклов для сварных соединений листов из сплава 1565чН2 (Н116) составил 77 МПа при пределе выносливости основного материала 116 МПа. Установлено, что разрушение сварных соединений листов и плит из сплава 1565чН2 (Н116), выполненных СТП при циклических нагрузках, начинается с лицевой поверхности шва под воздействием рисок периодического рельефа, который формируется на поверхности шва от воздействия рабочего инструмента. Фрактографический анализ образцов после испытаний показал многоочаговый вязкий характер разрушения. Протяженность ЗТВ сварных соединений листов и плит из сплава 1565чН2 (Н116), выполненных СТП, составила 3 и 10 мм соответственно.

1. Орыщенко А. С., Осокин Е. П., Бахартина Н. Н., Дриц А. М., Соседков С. М. Алюминиево-магниевый сплав 1565ч для криогенного применения // Цветные металлы. 2011. № 11. С. 84–90.
2. Дриц А. М., Овчинников В. В. Свойства сварных соединений литейных алюминиевых сплавов, полученных сваркой трением с перемешиванием // Цветные металлы. 2020. № 1. С. 76–83. DOI: 10.17580/tsm.2020.01.11.
3. Papahn H., Bahemmat P., Haghpanahi M. Study on governing parameters of thermal history during underwater friction stir welding // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015. Vol. 78. P. 1101–1111.
4. Тарасов С. Ю., Рубцов В. Е., Елисеев А. А., Колубаев Е. А., Филиппов А. В. и др. Влияние режимов обработки на дефектность сварных швов, полученных методом сварки трением с перемешиванием // Известия высших учебных заведений. Физика. 2015. Т. 58, № 6–2. С. 280–284.
5. Ищенко А. Я., Подъельников С. В., Покляцкий А. Г. Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов (обзор) // Автоматическая сварка. 2007. № 11. С. 32–38.
6. Дриц А. М., Овчинников В. В., Васильев П. А. Исследование структуры и механических свойств соединений сплавов системы Al – Cu – Mg, полученных сваркой трением с пере мешиванием // Технология легких сплавов. 2019. № 4. С. 17–25.
7. Liu H., Hu Y., Peng Ya., Chao D., Wang Z. The effect of interface defect on mechanical properties and its formation mechanism in friction stir lap welded joints of aluminum alloys // Journal of Materials Processing Technology. 2016. Vol. 238. P. 244–254.
8. ГОСТ 21631–2019. Листы из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия. — Введ. 01.06.2020. — М. : Издательтство стандартов, 2019.
9. ТУ 1-802-470–2012. Листы из алюминиевого сплава марки 1565ч с повышенной пластичностью. Технические условия. — Введ. 25.05.2009. — Каменск-Уральский : Каменск-Уральский металлургический завод, 2009.
10. ISO 11699-1. Контроль неразрушающий. Рентгено графические пленки для промышленной радиографии. Ч. 1. Классификация пленочных систем для промышленной радиографии. — Опубл. 01.08.2016.
11. ГОСТ 6996–66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. — Введ. 01.01.1967. — М. : Стандартинформ, 1966.
12. Овчинников В. В., Дриц А. М., Соловьева И. В. Влияние параметров режима сварки трением с перемешиванием на свойства и структуру соединений листов сплава 1151Т // Заготовительные производства в машиностроении. 2021. Vol. 19. № 1. С. 11–18. DOI: 10.36652/1684-1107-2021-19-1-11-18.
13. ГОСТ Р ИСО 6705-1–2007. Металлы и сплавы. Измерение твердости по Викерсу. Ч. 1. — Введ. 01.08.2008. — М. : Издательство стандартов, 2007.
14. ГОСТ 25.502–79. Расчеты и испытания на прочность в машино строении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. — Введ. 01.01.1981. — М. : Издательство стандартов, 1981.
15. Дриц А. М., Овчинников В. В., Пахомов Д. А. Свойства сварных соединений нагартованных плит сплава 1565ч // Заготовительные производства в машиностроении. 2015. № 1. С. 8–12.
16. Vysotskiy I., Malopheyev S., Rahimi S., Mironov S., Kaibyshev R. Unusual fatigue behavior of friction-stir welded Al – Mg – Si alloy // Materials Science and Engineering: A. 2019. Vol. 760. P. 277–286.
17. Muhsin J. J., Moneer H., Muhammed A. M. Effect of friction stir welding parameters (rotatio and transverse) speed on the trasient temperature distribution in friction stir welding of AA7020–T53, ARPN // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2012. Vol. 7, No. 4. P. 436–446.
18. Sun G., Wang C., Wei X., Shang D., Chen S. Study on small fatigue crack initiation and growth for friction stir welded joints // Materials Science and Engineering: A. 2019. Vol. 739. P. 71–85.
19. Hassanifard S., Mousavi H., Varvani-Farahani A. The influence of low-plasticity burnishing process on the fatigue life of frictionstir-processed Al 7075-T6 samples // Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. 2019. Vol. 42. P. 764–772.
20. Nelaturu P., Jana S., Mishra R. S., Grant G., Carlson B. E. Influence of friction stir processing on the room temperature fatigue cracking mechanisms of A356 aluminum alloy // Materials Science and Engineering: A. 2018. Vol. 716. P. 165–178.
21. Mughrabi H., Höppel H. W. Cyclic deformation and fatigue properties of very fine-grained metals and alloys // International Journal of Fatigue. 2010. Vol. 32. P. 1413–1427.
22. Estrin Y., Vinogradov A. Fatigue behavior of light alloys with ultrafine grain structure produced by severe plastic deformation: An overview // International Journal of Fatigue. 2010. Vol. 32. P. 898–907.
23. Fonda R. W., Knipling K. E. Texture development in friction stir welds // Science and Technology of Welding and Joining. 2011. Vol. 16. P. 288–294.
24. Cui L., Yang X., Zhou G., Xu X., Shen Z. Characteristics of defects and tensile behaviors on friction stir welded AA6061-T4 T-joints // Materials Science and Engineering: A. 2012. Vol. 543. P. 58–68.
25. Gallais C., Simar A., Fabregue D., Denquin A., Lapasset G. et al. Multiscale analysis of the strength and ductility of АА 6056 aluminum friction stir welds // Metallurgical and Materials Transactions A. 2007. Vol. 38. P. 964–981.
26. Carlone P., Palazzo G. S. Longitudinal residual stress analysis in AA2024-T3 friction stir welding // The Open Mechanical Engineering Journal. 2013. Vol. 7. P. 18–26.
27. Bisadi H., Tour M. The Influence of process parameters on microstructure and mechanical properties of friction stir welded Al 5083 alloy lap joint // American Journal of Materials Science. 2012. Vol. 1. P. 93–97.
28. Effertz P. S., Infante V., Quintino L., Suhuddin U., Hanke S. Fatigue life assessment of friction spot welded 7050-T76 aluminium alloy using weibull distribution // International Journal of Fatigue. 2016. Vol. 87. P. 381–390.
29. Deng C., Gao R., Gong B., Yin T., Liu Y. Correlation between micro-mechanical property and very high cycle fatigue (VHCF) crack initiation in friction stir welds of 7050 aluminum alloy // International Journal of Fatigue. 2017. Vol. 104. P. 283–292.
30. Cavaliere P., Campanile G., Panella F., Squillace A. Effect of welding parameters on mechanical and microstructural properties of AA6056 joints produced by Friction Stir Welding // Journal of Materials Processing Technology. 2006. Vol. 180. P. 263–270.