Page 84 - Zmist-n5-2015

фазово-структурные изменения и формируются внутренние остаточные напряже-
ния, снижающие их стойкость к воздействию агрессивной среды [1].
Эффективным методом получения неразъемных соединений алюминиевых
сплавов в твердой фазе без расплавления основного материала является сварка
трением с перемешиванием, изобретенная в СССР в 1965 г. [2]. Шов здесь фор-
мируется вследствие нагревания при трении определенного объема соединяемых
материалов в зоне их контакта до пластического состояния и перемешивании его
специальным инструментом, что дает возможность получать различные типы
соединений (стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные, а также замковые, про-
резные и т. п.) [3, 4]. Благодаря выполненным в Британском институте сварки
(TWI) исследованиям разработаны специальные промышленные установки, по-
зволившие реализовать этот способ при производстве узлов ракетно-космичес-
кой техники, кораблей, воздушного и наземного транспорта, оборудования для
химической промышленности, строительных конструкций и т. п. [5–9]. Результа-
ты зарубежных специалистов свидетельствуют о перспективности такой сварки
при изготовлении конструкций, эксплуатирующихся в агрессивных средах, по-
скольку полученные так сварные соединения некоторых алюминиевых сплавов
выявили достаточно высокую коррозионную стойкость [10–13].
Цель настоящей работы – оценить стойкость к коррозионному растрескива-
нию под напряжением сварных соединений сплава АМг5М, полученных аргоно-
дуговой сваркой неплавящимся электродом и трением с перемешиванием.
Методика исследований. Листы сплава толщиной 2 mm сваривали автома-
тической аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом (АДСНЭ) со скоро-
стью 20 m/h от установки MW-450 (“Fronius”, Австрия) при токе сварки 145 А,
используя в качестве присадки полосу основного материала. Сварку трением с
перемешиванием (СТП) осуществляли на лабораторной установке, сконструиро-
ванной в ИЭС им. Е. О. Патона. Для получения стыковых соединений применяли
специальный инструмент с коническим наконечником и буртом диаметром 12 mm
[14]. Скорость вращения инструмента 1420 rot/min, а линейного перемещения его
вдоль стыка 8 m/h. Для испытаний на коррозионное растрескивание при заданной
деформации (ГОСТ 9.909-86) изготавливали образцы размером 110´15´2 mm из
основного материала (в долевом и поперечном направлениях проката) и сварных
соединений. При этом шов располагался в середине образцов. С образцов, полу-
ченных сваркой плавлением, снимали проплавы и усиления швов. Шерохова-
тость R a механически обработанных поверхностей образцов соответствовала
1,25 mm (ГОСТ 2789-73). Образцы обезжиривали органическим растворителем и
травили в 10%-ном растворе едкого натра при 50°С в течение 2 min. После освет-
ления в 30%-ном растворе азотной кислоты в течение 5 min, промывания и суше-
ния их фиксировали с помощью электроизоляционных прокладок и вкладышей в
скобах из нержавеющей стали, создавая напряжения растяжения путем изгиба.
Необходимую стрелу прогиба (f) образцов вычисляли по формуле
) [8ld ×
f = s ¢ /(12 E× × 2 3 (4l + l l )]+, (1)
1 2 1 2
где s¢ – расчетное напряжение при нагрузке, МPа; Е – модуль упругости сплава,
МPа; d – толщина образца, mm; l 1 и l 2 – расстояния между опорами скобы и вкла-
дыша, mm.
После протирания тампоном, смоченным этиловым спиртом, образцы по-
гружали в раствор, содержащий 30 g NaCl и 10 ml HCl в 1 l дистиллированной
2
воды (ГОСТ 6707-72). При этом объем раствора составлял около 20 ml на 1 сm
поверхности погруженных образцов. Каждый образец размещали таким образом,
чтобы поверхность, находящаяся под растягивающим напряжением, была обра-
щена вверх. Общая продолжительность экспериментов при постоянном погруже-
83