На 14-й ежегодной международной художественной выставке Peeps® в Художественном музее Расина представлено 142 экспозиции.
Oct 27, 202317 лучших чистящих средств для кухни от грязных поваров
May 02, 20231УП США 2
May 06, 2023Экскурсия по саду Эмпория 2023 назначена на 10 июня
May 25, 2023Ford Mustang Dark Horse 2024 года предлагает опциональный карбон
Oct 28, 2023Влияние адгезионного покрытия TiB2 на соединения, сваренные трением с перемешиванием
Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 17894 (2022) Цитировать эту статью
536 Доступов
1 Альтметрика
Подробности о метриках
Сварка трением с перемешиванием — это новый метод соединения черных и цветных металлов в твердом состоянии. Методы заполнения канавок наиболее популярны и обычно используются исследователями для легирования армирования в зоне FSWed для улучшения свойств соединений. Основным недостатком этого метода является то, что во время изготовления соединения из паза выходит небольшое количество армирующего материала. В настоящей работе метод армирования клеем был использован для решения этой проблемы при изготовлении сварного соединения трением с перемешиванием, армированного частицами. В настоящей работе края пластин из алюминиевого сплава были покрыты тонким слоем TiB2. Краевые пластины с покрытием и без покрытия были соединены с использованием сварки трением с перемешиванием при скорости вращения 1400 и 2240 об/мин и скорости сварки 32 мм/мин с использованием шпильки с конической резьбой. Предел прочности сварных соединений кромочных пластин с покрытием оказался самым высоким по сравнению с соединениями без покрытия, которые были выше на 39,74%. Процентное удлинение кромочного соединения с покрытием было примерно в 1,5 раза ниже, чем у кромочного соединения без покрытия. Прочность на изгиб кромочного соединения с покрытием, армированным TiB2, оказалась примерно в 1,5 раза выше. Однако ударная вязкость кромочной пластины с покрытием оказалась почти в три раза ниже, чем у кромочных соединений без покрытия. Кромочные соединения с покрытием TiB2 имеют твердость на 22,75% выше, чем соединения кромочных пластин без покрытия, сваренные при скорости вращения 2240.
Сварка трением с перемешиванием (FSW) — это процесс соединения в твердом состоянии, в котором используется неплавящийся инструмент для соединения двух обращенных друг к другу заготовок без плавления материала заготовки1,2,3. Тепло генерируется за счет трения между вращающимся инструментом и материалом заготовки, что приводит к образованию размягченной области рядом с инструментом FSW. Пока инструмент перемещается вдоль линии соединения, он механически смешивает два куска металла и кует горячий и размягченный металл под действием механического давления, оказываемого инструментом. Сообщалось, что 87% тепла выделяется заплечиком инструмента FSW из-за трения между поверхностью заплечика и заготовкой4. Геометрия плеч инструмента влияет на поток материала во время сварки. Большая часть плеч инструмента имеет вогнутые, выпуклые и плоские профили5,6,7,8,9,10,11,12. Горячедеформированную инструментальную сталь Н13 чаще всего применяют для сварки алюминиевых сплавов10,13. Угол наклона инструмента сжимает пластически деформированный материал под инструментом. Обычно при FSW используется угол наклона инструмента от 1° до 4°. FSW способен соединять подобные и разнородные металлы, такие как алюминиевые сплавы, медные сплавы, титановые сплавы, мягкую сталь, нержавеющую сталь и магниевые сплавы14,15,16,17,18. Даже если FSW представляет собой процесс сварки в твердом состоянии, он генерирует значительное тепловложение, что приводит к возможным изменениям в микроструктуре. Сообщалось о чрезмерном старении или затвердевании в зоне самородков (NZ), зоне термомеханического воздействия (TMAZ) или зоне термического влияния (HAZ) соединений FSWed19,20. На этих изменяющихся участках микроструктуры часто наблюдается потеря механических свойств, особенно в ТМАЗ и ЗТВ21,22,23,24. Мардализаде и др.25 сообщили, что соединения, изготовленные из AA2024, имеют меньшую твердость в HAZ и TMAZ. Несмотря на оптимизацию параметров сварки и параметров охлаждения во время сварки, механические характеристики соединений FSWed остаются ниже, чем у основных металлов из-за появления микроструктуры и механических свойств из-за сильных термомеханических давлений, обнаруженных в процессе FSW26. 27. Свойства соединения FSWed в основном зависят от параметров процесса, таких как скорость вращения инструмента, поперечная скорость, угол наклона инструмента и глубина погружения. Оптимальные значения параметров СТП зависят от свойств материала заготовки, толщины и геометрии инструмента28. Твердость области соединения увеличивается с увеличением угла наклона29. Elyasi et al.30 сообщили, что максимальная прочность соединений на растяжение наблюдалась при соединении алюминиевого сплава при угле наклона 2° по сравнению с углами наклона 1° и 3°. Об аналогичном наблюдении сообщили Acharya et al. 31. Сочетание скорости вращения инструмента и поперечной скорости при FSW является сложным, поскольку увеличение скорости вращения или уменьшение скорости перемещения приведет к более горячему сварному шву и наоборот32. Микроструктура и твердость соединений сильно зависят от скорости вращения по сравнению со скоростью сварки. Гада и др.33 сообщили, что твердость суставов увеличивается с уменьшением скорости вращения. Ганеш и Кумар34 исследовали сверхпластичность листов алюминиевого сплава, сваренных трением с перемешиванием, при различных скоростях вращения инструмента. Результат показывает, что сверхпластичность значительно улучшается с увеличением скорости вращения инструмента. Было замечено, что при наличии армирующих частиц внутри зоны ядра механические свойства сварного соединения значительно улучшаются. Методы армирования, используемые для усиления армирующих материалов при сварке трением с перемешиванием в зоне сварки трением с перемешиванием, являются одним из ключевых вопросов при СТП. Методы армирования определяют объем и распределение армирующих материалов в зоне сварки трением с перемешиванием во время СТП. Свойства усиленного шва трением с перемешиванием также зависят от эффективного легирования и распределения армирующего материала в зоне сварки трением с перемешиванием. Саиди и др.35 использовали технику заполнения канавок для заполнения наночастиц Al2O3 для изготовления соединений, армированных Al2O3. Они заметили, что коррозионная стойкость соединения FSW, армированного Al2O3, была превосходной. Однако ударная вязкость была ниже из-за слабой связи между исходным и армирующим материалами. Подобный метод также использовался Кумаром и др.36 для введения частиц SiC и Si3N4 в зону сварки трением с перемешиванием. Драгатояннис и др.37 обработали прямоугольную канавку, глубина которой составляла половину глубины пластины вдоль линии соединения, для изготовления сварного соединения трением с перемешиванием, армированного TiC. Они сообщили, что твердость соединений, армированных TiC, увеличилась на 18%. Кроме того, также улучшились прочность на растяжение и пластичность соединений. Техника V-образных канавок была использована Хуангом38 для введения частиц арматуры на основе железа в зону сварки трением с перемешиванием. Результат показывает, что прочность на растяжение и пластичность соединения, армированного железом, были хуже. Однако прочность и пластичность возрастали с увеличением скорости вращения инструмента. Сингх и др.39 использовали методы заполнения отверстий для включения частиц Al2O3 на прилегающих кромках сварного шва с перемешиванием. Они обнаружили, что твердость соединений увеличивается с увеличением объемной доли Al2O3. Пантелис и др.40 армировали наночастицы SiC в зоне FSW при сварке алюминиевого сплава. Они сообщили, что твердость сварочного самородка улучшилась на 18% по сравнению с материалом без добавления SiC. Паша и др.41 исследовали механическое поведение сварных соединений алюминиевого сплава, армированных SiC и Al2O3 с различным процентным содержанием. Было обнаружено, что прочность на разрыв и твердость сварных соединений, армированных SiC, превосходят соединения, армированные Al2O3. Однако пластичность и ударная вязкость сварных соединений, армированных частицами, оказались хуже, чем неармированных сварных соединений.