АО «Самарский металлургический завод», Самара, 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 материаловедения, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: vikov1956@mail.ru

Московский политехнический университет, Москва, Россия¹ ; АО «ГОС МКБ «Вымпел» им. И. И. Торопова», Москва, Россия²

Д. А. Поляков, начальник технологического отдела², аспирант кафедры материаловедения¹, эл. почта: da_polyakov@mail.ru

Получены сравнительные результаты механических испытаний сварных соединений плит из сплава 1565чМ толщиной 15 мм, выполненных ручной многопроходной аргонодуговой сваркой и сваркой трением с перемешиванием (СТП). При многопроходной аргонодуговой сварке в качестве присадочного материала применили проволоки СвАМг61 и Св1575, легированные скандием. Показано, что при СТП плит из сплава 1565чМ качественное формирование швов можно обеспечить путем применения двухсторонней сварки — поочередно с лицевой и корневой сторон соединения. При испытаниях сварных соединений плит сплава 1565чМ, выполненных многопроходной ручной аргонодуговой сваркой и СТП, разрушение образцов произошло в зоне термического влияния. Коэффициент прочности соединений, выполненных ручной аргонодуговой сваркой, составил 0,96, СТП — 0,98. Введение скандия в металл сварного шва через присадочную проволоку Св1575 позволяет повысить временное сопротивление металла шва на 23–25 % по сравнению с проволокой СвАМг61. При этом значение угла изгиба увеличилось на 45 %, а ударная вязкость на 20 %. Показано, что абсолютные значения ударной вязкости у сварного шва, выполненного СТП, выше, чем у основного металла, а для случая сварки плавлением ниже, чем у основного металла. При многопроходной аргонодуговой сварке плит из сплава 1565чМ с присадочной проволокой Св1575 в металле шва наблюдается формирование мелкозернистой структуры с выделениями эвтектики по границам зерен. Размер зерна уменьшается до 10–30 мкм, в то время как при использовании присадочной проволоки СвАМг61 размер зерна составляет 50–100 мкм. Наиболее высокие значения прочностных и пластических свойств металла шва соединений плит из сплава 1565чМ отмечены при использовании СТП: временное сопротивление металла шва составило 390 МПа при значении угла изгиба 170 град. и ударной вязкости 66 Дж/см². При СТП в зоне перемешивания наблюдаются в основном мелкие зерна размером 5–6 мкм, а в зоне термомеханического воздействия, кроме мелких зерен, есть также небольшое количество более круп ных зерен размером до 15–20 мкм. Для зоны термического влияния характерна равноосная рекристаллизованная структура с зерном размером 50–60 мкм. В структуре металла шва можно отметить наличие характерной «луковичной» структуры. При детальном рассмотрении обнаружена двухуровневая структура «колец»: между кольцами первого уровня наблюдаются кольца другого уровня, которые можно характеризовать как субструктуру.

Исследование выполнено за счет финансовой поддержки гранта Российского научного фонда № 22-19-00121, https://rscf.ru/project/ 22-19-00121/

1. Рабкин Д. М. Металлургия сварки плавлением алюминия и его сплавов. — Киев : Наукова думка, 1986. — 256 с.
2. Дриц А. М., Овчинников В. В. Сварка алюминиевых сплавов. — М. : Издательство «Руда и Металлы», 2017. — 440 с.
3. Stano S., Pfeier T., Rozanski M. Modern welding technology of aluminum and its alloys // Biuletyn Instytutu Spawanictwa w Gliwicach. 2010. Vol. 54, Iss. 2. Р. 20, 23–29.
4. Пат. 2431692 РФ. Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава / А. М. Дриц, А. С. Орыщенко, В. А. Григорян, В. В. Овчинников и др. ; заявл. 18.06.2010 ; опубл. 20.10.2011.
5. Орыщенко А. С., Осокин Е. П., Дриц А. М. и др. Алюминиево-магниевый сплав 1565ч для криогенного применения // Цветные металлы. 2012. № 11. С. 84–89.
6. ТУ 1–3–194–2011. Листы из алюминиевого сплава марки 1565ч. Технические условия.
7. Филатов Ю. А. Промышленные сплавы на основе системы Al – Mg – Sc // Технология легких сплавов. 1996. № 3. С. 30–35.
8. Дриц М. Е., Быков Ю. Г., Торопова Л. С. Влияние дисперсности фазы Al3Sc на упрочнение сплава Al – 6,3 % Mg – 0,2 % Sc // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. № 4. С. 48–50.
9. Лукин В. И. Sc – перспективный легирующий элемент для присадочных материалов // Сварочное производство. 1995. № 6. С. 3–6.
10. Дриц А. М., Овчинников В. В., Поляков Д. А., Бакшаев В. А. Структура и свойства соединений листов и плит сплава 1565чH2, выполненных сваркой трением с перемешиванием // Цветные металлы. 2022. № 4. С. 51–59.
11. Bansal A., Singla A.K., Dwivedi V., Goyal D. K. et al. Influence of cryogenic treatment on mechanical performance of friction stir Al – Zn – Cu alloy weldments // Journal of Manufacturing Processes. 2020. Vol. 56. P. 43–53.
12. Shunmugasundaram M., Praveen Kumar A., Ponraj Sankar L., Sivasankar S. Optimization of process parameters of friction stir welded dissimilar AA6063 and AA5052 aluminum alloys by Taguchi technique // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 27. P. 871–876.
13. Mabuwa S., Msomi V. The effect of friction stir processing on the friction stir welded AA1050-H14 and AA6082-T6 joints // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 26. P. 193–199.
14. Lu X., Luan Y., Meng X., Zhou Y. et al. Temperature distribution and mechanical properties of FSW medium thickness aluminum alloy 2219 // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. Vol. 119, Iss. 11-12. P. 7229–7241.
15. Kumar M., Kumar R., Kore S. D. Modeling and analysis of effect of tool geometry on temperature distribution and material flow in friction stir welding of AA6061-T6 // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2022. Vol. 44, Iss. 4. 153.
16. ГОСТ 4784–2019. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки. — Введ. 01.09.2019.
17. ГОСТ 7871–2019. Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов. — Введ. 01.02.2020.
18. ГОСТ Р ИСО 11699-1–2023. Контроль неразрушающий. Радиографические пленки для промышленной радиографии. Часть 1. Классификация пленочных систем для промышленной радиографии. — Введ. 01.03.2023.
19. ГОСТ 6996–66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. — Введ. 01.01.1967.
20. Drits A. M., Ovchinnikov V. V. Friction stir welding of aluminum alloys with additional cooling of a welded joint // Russian Metallurgy (Metally). 2021. Vol. 12. P. 1488–1497.
21. 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.