Влияние скорости вращения и времени трения на соединение сталей AISI 4340—2205 сваркой трением

У. Калигулу$^{1}$, М. Ялкиноз$^{2}$, Н. Кати$^{2}$, З. Балалан$^{3}$, С. Ислак$^{4}$

$^{1}$Университет Фират, технологический факультет, департамент металлургии и материаловедения, 23119 Элязыг, Турция
$^{2}$Университет Фират, технический факультет, департамент металлургии, 23119 Элязыг, Турция
$^{3}$Университет Бингёль, инженерный факультет, департамент металлургии и материаловедения, 12000 Бингёль, Турция
$^{4}$Университет Кастамону, инженерно-архитектурный факультет, Кастамону, Турция

Получена: 20.01.2015. Скачать: PDF

Сварка трением является процессом твердотельного соединения, который в настоящее время интенсивно используется благодаря таким его преимуществам, как низкая подводимая теплота, высокая производительность, простота реализации и дружественность по отношению к окружающей среде. Материалы, которые трудно соединяются сваркой плавлением, могут быть успешно сварены сваркой трением. Методы сварки плавлением при соединении различных материалов характеризуются образованием в зоне сплавления фаз хрупких интерметаллических соединений, которые снижают прочность сварного соединения. В настоящей работе исследуется влияние скорости вращения и времени трения на соединение трением сталей AISI 4340—2205. Образцы из отпущенной стали AISI 4340 и двухфазной нержавеющей стали AISI 2205, каждый диаметром 12 мм, использовались для изготовления соединений. Испытания сварки трением производились с использованием машины для сварки трением безредукторного типа, которая была сконструирована и изготовлена нами для этой цели. После сварки трением для определения микроструктурных изменений в области границы раздела сваренных образцов использовались методы оптической и сканирующей электронной микроскопии, а также энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия и рентгенодифракционный анализ. Для определения механических свойств сваренных образцов проводились исследования микротвёрдости и испытания на разрыв. Результаты экспериментов показывают, что отпущенная сталь AISI 4340 может соединяться с двухфазной нержавеющей сталью AISI 2205 методом сварки трением с получением сварного шва достаточной прочности. Значения прочности на разрыв также подтвердили этот результат и то, что в области контакта не образуются интерметаллические фазы. Максимальная прочность на разрыв 635,66 МПа была достигнута для соединений, полученных при следующих условиях сварки: скорость вращения – 2200 об/мин., давление трения – 40 МПа, давление прессования – 80 МПа, время трения – 6 с и время прессования – 3 с.

Ключевые слова: AISI 4340, AISI 2205, сварка трением, скорость вращения, время трения.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v37/i05/0665.html

PACS: 06.60.Vz, 62.20.Qp, 81.20.Vj, 81.40.Pq, 81.70.Bt, 81.70.Jb, 83.50.Uv


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. ASM Handbook on Welding (Eds. K. Ferjutz and J. R. Davis), vol. 6, p. 471 (1993).
  2. J. Charles, Proc. of 7th Duplex Int. Conf. and Expo (Grado: 2007).
  3. J. C. Lippold and D. J. Kotecki, Welding Metallurgy and Weldability of Stainless Steels (Hoboken, NJ: Wiley-Interscience: 2005).
  4. A. V. Jebaraj and L. Ajaykumar, Indian Journal of Engineering and Materials Sciences, No. 21: 155 (2014).
  5. S. D. Meshram, T. Mohandas, and G. Madhusudhan Reddy, J. Mater. Processing Technol., 184, Iss. 1–3: 330 (2007). Crossref
  6. P. Sathiya, S. Aravindan, and A. Noorul Haq, Materials and Design, 29, Iss. 6: 1099 (2008). Crossref
  7. S. Celik and I. Ersozlu, Material Design, 30, Iss. 4: 970 (2009). Crossref
  8. http://www.celmercelik.com
  9. M. Sahin and H. E. Akata, Indust. Lubricat. Tribol., 56, No. 2: 122 (2004). Crossref
  10. M. Sahin, Materials and Design, 28: 1348 (2007). Crossref
  11. I. Kirik and N. Ozdemir, Int. J. Mater. Res., 104, No. 8: 769 (2013). Crossref
  12. N. Ozdemir, F. Sarsilmaz, and A. Hascalik, Material Design, 28, Iss. 1: 301 (2007). Crossref
  13. Welding Handbook. Vol. 2. Welding Processes (8th Ed.) (Miami: American Welding Society Inc.: 1997), No.739–761.
  14. R. E. Chalmers, Manufacturing Engineering, No. 126: 64 (2001).
  15. N. Ozdemir, Mater. Lett., 59, Iss. 19–20: 2504 (2005). Crossref
  16. D. E. Spindler, Welding Journal, 73, No. 3: 37 (1994).
  17. I. Kirik, N. Ozdemir, and U. Caligulu, Kovove Materials, No. 51: 4 (2013).
  18. I. Kirik, N. Ozdemir, and F. Sarsilmaz, MP Material Testing, No. 54: 10 (2012).
  19. M. B. Uday, M. N. Ahmad Fauzi, H. Zuhailawati, and A. B. Ismail, Sci. Technol. Welding and Joining, No. 15: 7 (2010).
  20. J. Domblesky and F. F. Kraft, J. Mater. Process. Technol., 191, Iss. 1–3: 82 (2007). Crossref
  21. A. Urena, E. Otero, M. V. Utrilla, and C. J. Múnez, J. Mater. Process. Technol., 182, Iss. 1–3: 624 (2007). Crossref
  22. J. S. Ku, N. G. Ho, and S. C. Tjong, J. Mater. Process. Technol., 63, Iss. 1–3: 770 (1997). Crossref
  23. T. Kannan and N. Murugan, J. Mater. Process. Technol., 176, Iss. 1–3: 230 (2006). Crossref
  24. U. Reisgen, M. Schleser, O. Mokrov, and E. Ahmed, Optic Laser Technology, 44, Iss. 1: 92 (2012). Crossref
  25. A. N. Dobrovidov, Weld Prod., No. 22: 3 (1975).
  26. A. Ishibashi, S. Ezoe, and S. Tanaka, Bulletin of the JSME, No. 26: 216 (1983).
  27. P. Sathiya, S. Aravindan, and A. Noorul Haq, Int. J. Adv. Man. Tech., 26, Iss. 5–6: 505 (2005). Crossref
  28. D. Ananthapadmanaban, V. Seshagiri Rao, Nikhil Abraham, and K. Prasad Rao, Materials and Design, 30, Iss. 7: 2642 (2009). Crossref
  29. V. V. Satyanarayana, G. Madhusudhan Reddy, and T. Mohandas, J. Materials Processing Technology, 160, Iss. 2: 128 (2005). Crossref
  30. M. Yilmaz (Istanbul: Technical University of Yildiz: 1993).
  31. R. Paventhan, P. R. Lakshminarayanan, and V. Balasubramanian, J. Iron and Steel Research, International, 19, Iss. 1: 66 (2012). Crossref
  32. S. Mercan and N. Ozdemir, NWSA: Technological Applied Sciences, 8, Iss. 2: 15 (2013). Crossref
  33. N. Kati and S. Ozan, New World Science Academy (NWSA), 2A0086, No. 9 (3): 22 (2014).