иформатика. информатика. Механизм формирования биметаллических соединений при сварке трением
 Скачать 26.33 Kb.
|
МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ ТРЕНИЕМОсновной особенностью сварки трением разнород ных металлов и сплавов является асимметрия тем пературного и деформационного поле . В этом случае наблюается смещение поверхности трения в сторону заготовки с меньшим сопротивлением на срез при температуре сварки . Это явление преимущественно изучено при сварке трением различных классов сталей.Смещение поверхности трения означает, то по первона- чально поверхности контакта сварка уже произошла, при этом соединение может быть несовершенным. Пролжение стадии нагрева способствует сокращение дефектов благодоря высокотемпературной деформации в зонепервоночального контакта.Однако при сварке химически активных металлов в разнородном счетании увеличении времени нагрева может привести к необратимому изменению фазового состава и структуры меттала в зоне соединения связанному с образованием хрупкой интермидальной прослойкой. Цель работы состояла в изучении особенностей контактного взаимодействия и связанного с ними смещения поверхности при сварке трением разнонародных метталов и определении зависимости структурных и фазовых изменений от термодеформационного цикла сварки на различных стадиях процесса. Иследованя проводили для сочетанй материалов медь-аллюминий (сплав АД1) сталь 12Х18Н10Т-АД1 (заготовки диаметром 25мм). Торцевые поверхности заготовок отрабатывали без использования смазки непосредственно перед сваркой до6-7 класса шероховатости (ГОСТ 2789-73), обезжирования органическими растворителями не производили. Изучение смещения поверхности трения проводилив соответвии с методикой,предусматривающей мгновенное резведение заготовок в процессе нагрева без прекращения вращения. При этом разрушение образующегося соединения происходило по поверхности, харктеризующего минимальным сопротивлением на срез. Определение смещения поверхности трения проводили путем измерения толщины слоя металла перенесенного с одной заготовки на поверхность другой , при последовательном механическом удалении этого слоя с шагом 0,01мм. Эксперементы проводили при следующих фиксированых значениях технологических параметров. Установлено,что при сварке иследуемых сочетаний материалов наблюдается смещение поверхности трения в одну из заготовок, однако динамика изменения во времени величины смещения отлична от таковой при сварке сталей в разнородном сочетании [3-5]. На начальных этапах процесса трения происходит схватывание поверхностей металлов и смещение поверхностей трения в аллюминевую заготовку, визуально наблюдаемое как намазывание алюминия на определенную часть медной или стальной заготовки. Смещение достигает максимального значения δmax через определенное время , после чего наблюдается обратное смещение в сторону первоначального контакта и достижения установившейся величины Δуст , которая зависит от значения технологических параметров. Для сочетания материалов медь-АД1 первоначальное смещение наблюдается практически мнговенно после соприкосновения с поверхностью вращающихся заготовок (рис. 1, a-в). При низких значениях окружающей скорости и давления (ʋ=0,75) м\с Р=25Мпа) величина смещения в начальных этапах. Изучая динамику и изменения параметра смещения поверхности трения по сечению заготовок в процессе нагрева для соединений сталь 12 Х18 Н10 Т-АД1 установили что смещение поверхности трения в алюминиевую заготовку происходит неравномерно в различных частях свариваемого сечения. Формирование слоя алюминия перенесенного на сталь происходит более интенсивно в кольцевой зоне расположенной на определенном расстоянии от центра сечения. Это расстояние уменьшается с увеличением скорости вращения и в исследуемом диапазоне изменения параметров составляет 0,4…0,7 радиуса заготовок. Смещение поверхности трения в указанной кольцевой зоне достигает максимального значения (табл. 1). Обратное смещение поверхности трения первоначально происходит на периферийных участках сечения и затем распространяется на центральную часть (см. рис. 1 г-е). Такой характер движения поверхности трения, очевидно связан с раличной интенсивностью тепловыделения по сечению контакта , которая определяется зависимостью коэффициента трения от времени, скорости вращения и давления. Полученные данные об изменении смещения поверхности трения во времени можно объяснить протеканием на начальной стадии нагрева двух конкурирующих процессов: деформационного упрочнения и термически активируемого разупрочнения металла в зоне контакта. Экстремальный характер изменения момента трения в этот период свидетельствует о том что процесс трения сопровождается глубинным вырыванием связанным с возникновением и разрушением очагов схватвания свариваемых металлов. Для возникновения глубинного вырывания при трении существенны два обстоятельства: образование прочно связи между двумя поверхностями и наличие отрицательного Градиента механических свойств по глубине от поверхности контакта. Выполнение указанных условий обеспечивается благодаря проявлению адгезионных сил сцепления и наклепу поверхностных слоев алюминия т. е. образованию в зоне контакта связей, прочность которых выше прочности более пластичного металла (алюминия). результате на начальных этапах трения процесс деформационного упрочнения преобладает поверхность с минимальным сопротивлением на срез (поверхность трения) смещается в сторону алюминия. Для изучения влияния смещения поверхности трения на условия развития физического контакта и активации свариваемых поверхностей исследовали процессы массопереноса в стыке с помощью метода радиоактивных изотопов. Перед сваркой плоскость одной из двух соединяемых заготовок электролитически покрывали слоем радиоактивного изотопа 6 Ni толщиной до 1 мкм. После сварки микрошлиф соединения фиксировали на рентгеновской пленке и помещали в светонепроницаемую камеру.Время экспозиции составляло до 200Ч. По авторадиограмме на микрометре МФ-4 определяли зависимость плотности почернения от рас пределения изотопа в образце. Полученные результаты свидетельствуют о том что при сварке слой изотопа полностью не вытесняется в грат а остается в стыке не зависимо от того на какую заготовку он был нанесен пере сваркой . Таким образом в процессе сварки полного обновления поверхности первоначального контакта не происходит наблюдается перераспределение слоя изотопа по сечению и глубине заготовок. Максимальная глубина проникновения изотопа наблюдается на расстоянии 0.4…0.7 радиуса заготовок и составляет от 110 до 140 мкм. В центре сечения ширина этой зоны составляет 40…60 на периферии – 30…50 мкм. Указанные значения соизмеримы с величиной смещения поверхности трения на стадии нагрева. Таблица 2.Результаты испытаний соединений меди с аллюминием на ударный изгиб
|