Влияние силового параметра ротационной сварки трением на прочностные свойства соединения сталей 32Г2 и 10Х11Н23Т3МР

В рамках исследования были определены прочностные свойства при растяжении сварных соединений, полученных из углеродистой стали 32Г2 и аустенитной нержавеющей стали 10Х11Н23Т3МР. Процесс ротационной сварки заготовок (диаметром 73 мм и толщиной стенки 12 мм) варьировался по усилию на этапе трения. Результаты показали, что оптимальные прочностные и пластические характеристики сварного соединения 32Г2–10Х11Н23Т3МР достигаются при наименьшем усилии трения (70 кН), при прочих неизменных параметрах сварки (сила проковки 280 кН, частота вращения 800 об/мин, осадка при трении 6 мм). Повышение усилия трения до 140 кН и 210 кН приводит к хрупкому разрушению вдоль сварного стыка с минимальной пластической деформацией.
Дополнительный металлографический и фрактографический анализ с использованием сканирующей электронной микроскопии показал, что причиной снижения прочности и пластичности в таких случаях является образование протяженной карбидной фазы (Ti,V)C вдоль зоны контакта сталей, способствующей охрупчиванию.

1. Martinsen K., Hu S. J, Carlson B. E. Joining of dissimilar materials // CIRP Ann. – 2015. – Is. 2, N 64. – P. 679–699.

2. Виль В. И. Сварка металлов трением. – М.: Машиностроение, 1970. – 176 с.

3. Лебедев В. К. и др. Сварка трением: Справочник. – Л.: Машиностроение, 1987. – 236 с.

4. Kurt A., Uygur I., Paylasan U. Effect of Friction Welding Parameters on Mechanical and Microstructural Properties of Dissimilar AISI 1010-ASTMB22 Joints // Welding Journal. – 2011. – N 90. – P. 102–106.

5. Li P., Li J., Salman M., Liang L., Xiong J., Zhang F. Effect of Friction Time on Mechanical and Metallurgical Properties of Continuous Drive Friction Welded Ti6Al4V/SUS321 Joints // Materials and Design. – 2014. – N 56. – P. 649–656.

6. Токарев А. С. Исследование эксплуатационных характеристик комбинированных соединений из стали 10Х17Н13М2Т, полученных по различным технологиям // Нефтегазовое дело. – 2022. – Т. 20, № 6. – С. 206–212. DOI: 10.17122/ngdelo-2022-6-206-212

7. Заводов С. А., Поляков А. Н., Павлов Л. А., Шатульский А. А. Разработка технологии ротационной сварки трением для изготовления детали «ротор» // Вестник РГАТА имени П. А. Соловьева. – 2023. – № 2 (65). – С. 126–131.

8. Бакрадзе М. М., Свиридов А. В., Овсепян С. В. и др.Особенности ротационной сварки трением гранулируемых и деформируемых жаропрочных никелевых сплавов // Сварочное производство. – 2022. – № 10. – С. 21–27.

9. Саморуков М. Л., Свиридов А. В., Рассохина Л. И., Битюцкая О. Н. Ротационная сварка трением литых и деформируемых полуфабрикатов жаропрочного никелевого сплава вж159 // Труды ВИАМ. – 2020. – № 1 (85). – С. 15–23. DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-1-15-23

10. Бровко В. В. Применение прессовых методов сварки для соединений труб из высоколегированной стали // Тяжелое машиностроение. – 2018. – № 7–8. – С. 40–43.