Технология ультразвукового контроля сварных соединений, полученных точечной сваркой трением с перемешиванием

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Сварка трением с перемешиванием нашла широкое применение в авиастроении и ракетостроении, прежде всего благодаря возможности получения сварных соединений с прочностью, близкой к прочности основного материала. Одним из наиболее перспективных методов такой сварки является точечная сварка трением с перемешиванием, которая может служить альтернативой электроконтактной точечной сварке и заклепочным соединениям. Для внедрения точечной сварки трением с перемешиванием в производство ответственных изделий необходимо рассмотреть вопросы, связанные с неразрушающим контролем качества сварных соединений, полученных данным методом сварки. Целью настоящей работы является обоснование применимости ультразвукового эхометода для контроля качества сварных соединений, полученных точечной сваркой трением с перемешиванием. Актуальность работы подтверждается тем, что на сегодняшний день отсутствуют достаточно полные сведения о результатах экспериментальных исследований, направленных на анализ характеристик сварных соединений, полученных точечной сваркой трением с перемешиванием. Авторами статьи предложено использовать ультразвуковой эхометод контроля. Контроль проводился с помощью ультразвукового дефектоскопа с раздельно-совмещенным пьезоэлектрическим преобразователем на образцах, изготовленных с применением точечной сварки трением с перемешиванием. В результате ультразвукового контроля в трех образцах были обнаружены дефекты типа непровар и слипание, что было подтверждено металлографическими исследованиями. Образцы, в которых не были обнаружены дефекты, были подвергнуты механическим испытаниям, в результате которых установлено, что прочность полученных сварных соединений сопоставима с прочностью основного металла образцов. Металлографические исследования, проведенные на образцах после механических испытаний, также подтвердили отсутствие дефектов в сварных соединениях. Таким образом, показана связь результатов ультразвукового контроля, металлографических исследований и механических испытаний, что позволяет обосновать применимость ультразвукового эхометода для контроля качества сварных соединений, полученных точечной сваркой трением с перемешиванием.

Об авторах

А. И Боровков

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: vicerector.ap@spbstu.ru
St. Petersburg, Russia

В. Е Прохорович

Учреждение науки ИКЦ СЭКТ

Email: ve-pro@yandex.ru
St. Petersburg, Russia

В. А Быченок

Университет ИТМО

Email: bychenok-vladimr@mail.ru
St. Petersburg, Russia

И. В Беркутов

Университет ИТМО

Email: chigivara56712@mail.ru
St. Petersburg, Russia

И. Е Алифанова

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого;Университет ИТМО

Email: sherbairina@mail.ru
St. Petersburg, Russia;St. Petersburg, Russia

Список литературы

  1. ГОСТ ISO 25239-1-2020 Сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 1. Словарь.
  2. ГОСТ ISO 25239-2-2020 Сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 2. Конструкция сварных соединений.
  3. ГОСТ ISO 25239-3-2020 Сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 3. Аттестация сварщиков-операторов.
  4. ГОСТ ISO 25239-4-2020 Сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 4. Технические требования и аттестация процедур сварки.
  5. ГОСТ ISO 25239-5-2020 Сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 5. Требования к качеству и контролю.
  6. Боровков А.И., Быченок В.А., Прохорович В.Е., Федоров А.В., Оксенюк А.С., Майоров А.Л., Беркутов И.В., Алифиренко Е.А. Роль сварки трением с перемешиванием в производстве изделий ракетно-космической промышленности // Сварка и Диагностика. 2022. № 3. С. 36-42.
  7. Сергеева Е.В. Сварка трением с перемешиванием в авиакосмической промышленности (обзор) // Автоматическая сварка. № 5. 2013. С.58-62.
  8. Варочко А.Г., Кузнецов С.В., Прохорович В.Е., Половцев В.А., Быченок В.А., Саратов Н.Н. История становления и перспективы развития технологии сварки трением с перемешиванием в АО "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева" // Технологии и машины сварочного производства и родственных процессов. 2021. № 4. С. 16-41.
  9. Albannai Abdulaziz I. Review The Common Defects In Friction Stir Welding // International Journal of Scientific and Technology Research. 2020. № 9. P. 318-329.
  10. Zhang H., Luo S., Xu W. Influence of Welding Speed on Zigzag Line Feature and Tensile Property of a Friction-Stir-Welded Al-Zn-Mg Aluminum Alloy // Journal of Mater. Eng. and Perform. 2019. No. 28. P. 1790-1800.
  11. Soni Neetesh, Chandrashekhar Sangam, Kumar A., Chary V.R. Defects Formation during Friction Stir Welding: A Review // International Journal of Engineering and Management Research. 2016. No. 10. P. 121-125.
  12. Kah Paul, Rajan Richard, Martikainen Jukka, Suoranta Raimo. Investigation of weld defects in friction-stir welding and fusion welding of aluminium alloys // International Journal of Mechanical and Materials Engineering. 2015. No. 12. P. 1-10.
  13. Половцев В.А., Макаров Н.В., Шилло Г.В., Сабанцев А.Н., Смирнова Т.Н., Штрикман М.М. Фрикционная сварка алюминиевых лейнеров металлокомпозитных баллонов высокого давления //Сварочное производство. 2007. № 12. С. 25-27.
  14. El-Sayed Mostafa M., Shash A.Y., Abd-Rabou M., ElSherbinyMahmoud G. Welding and processing of metallic materials by using friction stir technique: A review //Journal of Advanced Joining Processes. 2021. No. 3.
  15. Отраслевой стандарт. ОСТ 134-1051-2010 Сварка фрикционная. Технические требования к сварным соединениям. Центральное конструкторское бюро стандартизации Федерального государственного унитарного предприятия "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения", 26.11.2010.
  16. Al-Moussawi M., Smith A.J. Defects in Friction Stir Welding of Steel // Metallogr. Microstruct. Anal. 2018. No. 7. P. 194-202.
  17. Kumar Ratnesh, Chattopadhyaya Somnath, Hloch Sergej, Krolczyk Grzegorz, Legutko Stanislaw. Wear characteristics and defects analysis of friction stir welded joint of aluminium alloy 6061-T6. Eksploatacja i Niezawodnosc // Maintenance and Reliability. 2016. No. 18. P. 128-135.
  18. Khan Noor Zaman, Khan Zahid A., Siddiquee Arshad Noor, AL-Ahmar Abdulrahman M., Abidi Mustufa H. Analysis of defects in clean fabrication process of friction stir welding // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017. No. 27(7). P. 1507-1516.
  19. Елисеев А.А. Закономерности структурно-фазовых превращений в термоупрочняемых алюминиевых сплавах при сварке трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием / Дис.. на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск, 2018.
  20. Sewell Neil, Wright Julian, Wright, Jonathan. Detection of Kissing Bonds in Friction Stir Welds /Conference: 11th International Symposium on Friction Stir Welding/Cambridge, UK. 2016.
  21. Santos Mário, Santos Jaime. Lamb Waves Technique Applied to the Characterization of Defects in Friction Stir Welding of Aluminum Plates: Comparison with X-Ray and Ultrasonic C-Scan // Journal of Testing and Evaluation. 2010. V. 38. No. 5. P. 1-7.
  22. Степанова К.А., Кинжагулов И.Ю., Яковлев Ю.О., Ковалевич А.С., Ашихин Д.С., Алифанова И.Е. Применение лазерно-ультразвукового и акустико-эмиссионного методов неразрушающего контроля на различных этапах дефектообразования при сварке трением с перемешиванием // Дефектоскопия. 2020. № 3. С. 3-13.
  23. Lévesque D., Dubourg L., Blouin A. Laser ultrasonics for defect detection and residual stress measurement of friction stir welds // Nondestructive Testing and Evaluation. 2011. No. 26 (3-4). P. 319-333.
  24. НДТ Контроль. Методика ультразвукового контроля сварных соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием, с использованием технологии фазированной антенной решетки. [Интернет-ресурс]: https://ndt-control.ru/2018/05/06/metodika-ultrazvukovogo-kontrolya-svarnyx-soedinenij-poluchennyx-svarkoj-treniem-s-peremeshivaniem-s-ispolzovaniem-texnologii-fazirovannoj-antennoj-reshetki/Дата обращения 21.12.2021.
  25. Ручные приборы ультразвукового контроля точечной сварки. Интернет-ресурс: http://activetest.ru/spotweld_systems/ Дата обращения: 17.01.2023 г.
  26. Platform Tessonics. Интернет-ресурс: https://www.tessonics.com/products/f1/Дата обращения: 17.01.2023 г.
  27. Olympus. Точечная сварка. Интернет-ресурс: https://www.olympus-ims.com/ru/spot-weld-testing/. Дата обращения: 17.01.2022 г.
  28. ГОСТ 14797-85 Заклепки с полукруглой головкой (повышенной точности). Конструкция и размеры.
  29. ГОСТ 14803-85 Заклепки (повышенной точности). Общие технические условия.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2023