АО «Самарский металлургический завод», Москва, Россия

А. М. Дриц, директор по развитию бизнеса и технологий, канд. техн. наук, доцент, 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
Р. Б. Резцов, аспирант кафедры «Материаловедение», эл. почта: anikron_91@mail.ru

ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель», Чебоксары, Россия
В. А. Бакшаев, генеральный директор, эл. почта: zaosespel@yandex.ru

Представлены сравнительные результаты исследований структуры механических и коррозионных свойств стыковых соединений прессованного профиля толщиной 20 мм из алюминиевого сплава 6082Т6, которые получены двусторонней сваркой трением с перемешиванием (СТП) на воздухе и в воде. Показано, что увеличение интенсивности охлаждения металла зоны перемешивания и зоны термического влияния (ЗТВ) соединения практически не оказывает влияния на временное сопротивление сварных соединений. При этом коэффициент прочности соединений находится на уровне 0,73–0,74. Применение СТП плиты из сплава 6082Т6 в воде обеспечивает формирование зоны перемешивания со средним размером зерна 4,3–4,7 мкм, а при СТП на воздухе средний размер зерна в шве составил 6,5–6,8 мкм. Как при СТП на воздухе, так и при СТП прессованного плиты из сплава 6082Т6 в воде очаг разрушения сварного соединения при испытаниях на растяжение зарождается по зоне термомеханического воздействия (ЗТМВ) и затем развивается по зоне термического влияния. При выполнении СТП в воде протяженность ЗТВ уменьшается примерно в 1,4–1,8 раза по сравнению с СТП на воздухе. Твердость зоны перемешивания как после СТП на воздухе, так и после СТП сплава 6082Т6 в воде, оказывается ниже значений твердости основного металла (108 HV). При этом твердость зоны перемешивания при СТП в воде составляет 90–95 HV, а при СТП на воздухе – 80–83 HV. Излом металла зоны перемешивания при испытании на растяжение как после сварки на воздухе и в воде, так и после дополнительного старения при температуре 170 ^оС в течение 12 ч имеет ярко выраженный вязкий характер с наличием характерных ямок на поверхности.

1. Weglowski M. S. Friction stir processing – State of the art // Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2018. Vol. 18, Iss. 1. P. 114–129.
2. Xie G. M. et al. Development of a fine-grained microstructure and the properties of a nugget zone in friction stir welded pure copper // Scripta Materialia. 2007. Vol. 57, Iss. 2. P. 73–76.
3. Patel V. V. et al. Influence of friction stir processed parameters on superplasticity of Al – Zn – Mg – Cu alloy // Materials and Manu facturing Processes. 2016. Vol. 31, Iss. 12. P. 1573–1582.
4. Пат. № 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
5. 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.
6. Лукин В. И., Бецофен С. Я., Пантелеев М. Д., Долгова М. И. Влияние термодеформационного цикла СТП на формирование структуры сварного соединения сплава В-1469 // Сварочное производство. 2017. № 7. С. 17–24.
7. Kumar K. S. A., Yogesha K. B. Experimental investigations to find the effect of post weld heat treatment (PWHT) on the microstructure and mechanical properties of FSW dissimilar joints of AA2024-T351 and AA7075-T651 // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 49. P. 243–249.
8. Васильев П. А., Шведов М. А., Григорьев В. С., Малов И. А. Сварка трением с перемешиванием алюминиевого сплава 6082 в водной среде // Сварщик в России. 2020. № 2. С. 6–7.
9. Дриц А. М., Овчинников В. В., Бакшаев В. А., Резцов Р. Б. Влияние дополнительного охлаждения при сварке трением с перемешиванием на структуру и свойства соединений алюминиевых сплавов // Заготовительные производства в машиностроении. 2024 Т. 22. № 7. С. 296–305.
10. Дриц А. М., Овчинников В. В., Соловьева И. В., Бакшаев В. А. Влияние принудительного охлаждения при сварке трением с перемешиванием на структуру и свойства соединений алюминиевого сплава 1565чН116 // Цветные металлы. 2021. № 8. С. 50–57.
11. Дриц А. М., Овчинников В. В., Соловьева И. В., Бакшаев В. А. Свойства и структура соединений сплава 1151 системы Al – Cu – Mg, выполненных сваркой трением с перемешиванием с принудительным охлаждением шва // Цветные металлы. 2020. № 11. С. 70–76.
12. Snyder B., Strauss A. M. In-process cooling of friction stir extruded joints for increased weld performance via compressed air, water, granulated dry ice, and liquid nitrogen // J. Manuf. Process. 2021. Vol. 68. P. 1004–1017.
13. Wahid M. A. et al. Analysis of process parameters effects on underwater friction stir welding of aluminum alloy 6082-T6 // Proc. Inst. Mech. Eng. Part B J. Eng. Manuf. 2019. Vol. 233, Iss. 6. P. 1700–1710.
14. Shanavas S., Edwin Raja Dhas J., Murugan N. Weldability of marine grade AA 5052 aluminum alloy by underwater friction stir welding // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2018. Vol. 95. P. 4535–4546.
15. Liu H. J., Zhang H. J., Yu L. Effect of welding speed on microstructures and mechanical properties of underwater friction stir welded 2219 aluminum alloy // Mater. Des. 2011. Vol. 32, Iss. 3. P. 1548–1553.
16. Dong J., Zhang D., Zhang W., Zhang W., Qiu C. Microstructure and properties of underwater friction stir-welded 7003-T4/6060-T4 aluminum alloys // J. Mater. Sci. 2019. Vol. 54, Iss. 16. P. 11254–11262.
17. Zhang H. J., Liu H. J., Yu L. Microstructure and mechanical properties as a function of rotation speed in underwater friction stir welded aluminum alloy joints // Mater. Des. 2011. Vol. 32, Iss. 8–9. P. 4402–4407.
18. Rouzbehani R., Kokabi A. H., Sabet H., Paidar M., Ojo O. O. Metallurgical and mechanical properties of underwater friction stir welds of Al7075 aluminum alloy // J. Mater. Process. Technol. 2018. Vol. 262. P. 239–256.
19. Wahid M. A. et al. Friction stir welding of AA-5754 in water and air: a comparative study // Mater. Res. Express. 2018. Vol. 6, Iss. 1. 16545.
20. 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 and Joining. 2003. Vol. 8, Iss. 4. P. 283–288.
21. ГОСТ 6996–66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. – Введ. 01.01.1967.
22. ГОСТ 6507-1–2007. Металлы и сплавы. Измерение твердости по виккерсу. Часть 1. Метод измерения. – Введ. 01.08.2008.
23. ГОСТ 9.021–74. Единая система защиты от коррозии и старения. Алюминий и сплавы алюминиевые. Методы ускоренных испытаний на межкристаллитную коррозию. – Введ. 01.01.1975. ГОСТ 9.021–74.
24. Humphreys F. J. Quantitative metallography by electron backscattered diffraction // Journal of microscopy. 1999. Vol. 195, Iss. 3. P. 170–185.
25. Vysotskiy I., Malopheyev S., Mironov S., Kaibyshev R. Effect of pre-strain path on suppression of abnormal grain growth in friction-stir welded 6061 aluminum alloy // Materials Science and Engineering: A. 2019. Vol. 760. P. 206–213.
26. Sun G. et al. Study on small fatigue crack initiation and growth for friction stir welded joints // Materials Science and Engineering: A. 2019. Vol. 739. P. 71–85.