Аннотация
Введение 3
1 Обзор литературы 5
1.1 Трение 5
1.2 Общие сведения о сварке трением с перемешиванием 6
1.3 Общие сведения об интерметаллических соединениях 12
1.4 Интерметаллические соединения системы Fe-Al 12
2 Методика эксперимента. Оборудование и материалы 15
3 Результаты и обсуждение 18
3.1 Образование слоя переноса при испытаниях в условиях комнатной
температуры 18
3.2 Образование слоя переноса при трении с повышенной температурой .. 28
3.3 Роль адгезии в переносе металла при сварке трением с
перемешиванием 37
Заключение 39
Список использованной литературы 40
В настоящее время существует множество процессов, в основе которых лежат трение и термомеханическое взаимодействие алюминия и его сплавов со стальным инструментом: сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов, используемая для изготовления корпусных деталей ракетнокосмической техники, автомобильных цистерн и вагонов поездов, экструзия алюминия в массовом производстве стержней, труб и фасонного профиля, механическая обработка резанием интерметаллических соединений. Эти процессы являются высокотехнологичными и востребованными в современном производстве .
В данной работе особое внимание уделено методу сварки трением с перемешиванием алюминиевых сплавов. Механическое соединение деталей при сварке трением с перемешиванием осуществляется посредством внедрения специального вращающегося инструмента, который переводит металл в пластифицированное состояние и затем перемешивает его в этом состоянии без образования жидкой фазы. Температура в зоне контакта инструмента с заготовкой достигает 400 - 450 °C , а в качестве инструмента используется инструментальная сталь. Высокая температура и интенсивная пластическая деформация в зоне сварки способствует адгезии алюминиевого сплава к поверхности стального инструмента, в результате чего на поверхности инструмента формируется слой переноса, а также образуются интерметаллиды и оксиды , вследствие чего рабочие
выступы вращающегося инструмента оказываются забиты, что может привести к ухудшению условий перемешивания в шве.
Наиболее близким к сварке трением с перемешиванием является процесс сухого трения скольжения, используя который можно достаточно быстро определить условия формирования слоя переноса и образования интерметаллидов на поверхности разнородных материалов при фрикционном взаимодействии в условиях повышенных температур, которые сопровождаются адгезионно-диффузными процессами. В этой связи исследование процесса сухого трения скольжения на повышенных температурах в паре трения алюминиевый сплав-сталь является актуальной задачей, выполнение которой позволит установить пути совершенствования сварки трением с перемешиванием.
Цель данной работы - исследовать процесс адгезионного переноса в условиях трибологического контакта в паре алюминий-сталь для улучшения прочности сварных соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием.
Основываясь на изложенных выше результатах можно сделать следующие выводы:
1. При скорости трения больше 200 °С, глубина износа стального диска мала, что связано с сильным износом алюминиевого образца и усилением адгезионных процессов.
2. С увеличением температуры испытания пятно контакта приобретает более округлую форму. Площадь пятна контакта с ростом температуры увеличивается не монотонно. Механизмы - пластическое оттеснение и отслаивание. Пластическое оттеснение для всех тестов преимущественно наблюдается на внешнем радиусе дорожки трения.
3. При достижении достаточной толщины трибологического слоя, формирующегося в виде клина, адгезионный контакт между шариком и слоем прерывается и образуется когезионная связь слоя с родительским материалом. Возможность распространения данной модели на процесс формирования шва в методе сварки трением с перемешиванием.
