ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНСТРУМЕНТА ИЗ СПЛАВА ЖС6У И АДДИТИВНО ПОЛУЧЕННОГО ТИТАНОВОГО СПЛАВА ПРИ ФРИКЦИОННОЙ ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЙ ОБРАБОТКЕ
DOI:
https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-2(48)-33-42Ключевые слова:
электронно-лучевая аддитивная технология, подача двух проволок в ванну расплава, функционально-градиентный материал, механические свойства, рикционная перемешивающая обработка, взаимодействие инструмента и материалаАннотация
Исследованы особенности взаимодействия титанового сплава ВТ6св, подложки из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т и инструмента из никелевого жаропрочного сплава ЖС6У при фрикционной перемешивающей обработке.Показано, что механизм взаимодействия инструмента и материала при фрикционной перемешивающей обработке может претерпевать значительные изменения за счет внедрения в зону контакта второго материала. Последовательность процесса изнашивания инструмента в виде постепенного формирования трибологического слоя из механической смеси интерметаллидных фаз и карбидов сохраняется, но интенсивность износа увеличивается. Обнаружено, что даже небольшое избыточное внедрение пина инструмента в подложку приводит к замешиванию ее фрагментов в материал заготовки, что изменяет процесс течения и переноса металла по контуру инструмента. Исследования с применением методики быстрой остановки процесса обработки с вырезкой участка с внедренным в заготовку инструментом позволили определить, каким образом в материал заготовки внедряются фрагменты инструмента и подложки. Обнаружено, что это происходит за счет образования узких потоков по контуру инструмента с ярко выраженной вертикальной направленностью. Внедрение фрагментов инструмента в материал зоны перемешивания происходит непрерывно в процессе обработки, показывая реализацию как ламинарных, так и вихревых потоков металла. Взаимодействие потоков металла титанового сплава и потоков от подложки имеет сложный и неоднородный характер. Это связано с давлением, оказываемым инструментом на заготовку за счет силы прижима и усилия сопротивления продольному перемещению инструмента.
Библиографические ссылки
DebRoy T., Wei H.L., Zuback J.S.,Mukherjee T.,Elmer J.W., Milewski J.O., Beese A.M., Wil-son-Heid A., De A., Zhang W. Additive manu-facturing of metallic components‒Process, structure and properties. ProgressinMaterialsScience. 2018;92:112–224.https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2017.10.001
Ван Я., Коновалов С.В., Чэн С., Панченко И.А.,Коток М.М. Исследование влияния термиче-ской обработки на сплавы системы Сu–Аl, полученные проволочно-дуговым аддитив-ным способом. Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2023;1(43):89–97. EDN: DWMDLS.https://doi.org/10.57070/2304-4497-2023-1(43)-89-97
Astafurova E.A., Astafurov S.V., Reunova K.A., Melnikov E.V., Moskvina V.A., Panchenko M.Yu., Maier G.G., Rubtsov V.E., Kolubaev E.A. Struc-tureFormation in Vanadium-Alloyed Chromi-um-Manganese Steel with a High Concentra-tion of Interstitial Atoms C + N = 1.9 wt % during Electron-Beam Additive Manufactur-ing. Physical Mesomechanic. 2022:25(1):1–11. EDN: FXWPYU.https://doi.org/10.1134/S1029959922010015
Kolubaev E.A., Rubtsov V.E., Chumaevsky A.V.,Astafurova E.G. Micro-, Mesoand Macro-structural Design of Bulk Metallic and Polymetallic Materials by Wire-Feed ElectronBeam Additive Manufacturing. Physical Me-somechanic. 2022;25(6):479–491.http://doi.org/10.1134/S1029959922060017
Mironov S.Yu., Sato Y.S., Kokawa H. Grain Structure Evolution during Friction-Stir Weld-ing. Physical Mesomechanic. 2020;23(1):21–31. EDN: QUSALM.https://doi.org/10.1134/S1029959920010038
Qie M., Wei J., He C. Microstructure evolution and mechanical properties of wire-arc additive manufactured Al–Zn–Mg–Cu alloy assisted by interlayer friction stir processing. Journal of Materials Research and Technology. 2023;24:2891–2906. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.03.205
Jayalakshmi S., Arvind Singh R., Vivek Anand A.,Srinivas Rao K., Konovalov S.Microstruc-ture dependence of AL6061 surface composite on tool rotation speed during friction stir processing. Bulletin of the Siberian State Industri-al University. 2022;3 (41):45–55.
Qian J., Li J., Xiong J., Zhang F., Lin X.In situ synthesizing Al3Ni for fabrication of interme-tallic-reinforced aluminum alloy composites by friction stir processing. Materials Science and Engineering: A. 2012;550:279–285.https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.04.070
Bhattacharjee R. Biswas P. Review on thermo-mechanical and material flow analysis of dis-similar friction stir welding. Welding International. 2021;35(7-9):295–332.http://doi.org/10.1080/09507116.2021.1992256
Isa M.S.M., Moghadasi K., Ariffin M.A., Raja S.,Muhamad M.R.B., Yusof F., Jamaludin M.F., Yusoff N.B., Ab Karim M.S.B. Recent re-search progress in friction stir welding of alu-minium and copper dissimilar joint: A review. Journal of Materials Research and Technolo-gy. 2021;15:2735–2780.https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.09.037
Sharma S., Handa A., Singh S.S., Verma D. Influence of tool rotation speeds on mechanical and morphological properties of friction stir processed nano hybrid composite of MWCNT-Graphene-AZ31 magnesium. Journal of Magnesium and Alloys. 2019;7(3):487–500. https://doi.org/10.1016/j.jma.2019.07.001
Zykova A.P., Tarasov S.Y., Chumaevskiy A.V.,Kolubaev E.A. A review of friction stir pro-cessing of structural metallic materials: Pro-cess, properties, and methods. Metals. 2020;10(6):772.https://doi.org/10.3390/met10060772
Klimenov V., Kolubaev E., Klopotov A., Chumaevskii A., Ustinov A., Strelkova I., Rubtsov V., Gurianov D., Han Z., Nikonov S. et al. Influence of the Coarse Grain Structure of a Titanium Alloy Ti-4Al-3V Formed by Wire-Feed Electron Beam Additive Manufacturing on Strain Inhomogeneities and Fracture. Materials. 2023;16(11):3901.https://doi.org/10.3390/ma16113901
Du S., Liu H., Jiang V., Zhou L., Gao F. The performance of a Co-based alloy tool in the friction stir welding of TA5 alloy. Wear. 2022;488–489:204180. http://doi.org/10.1016/j.wear.2021.204180
Mashinini P.M., Dinaharan I., David Raja Selvam J., Hattingh D.G. Microstructure evo-lution and mechanical characterization of fric-tion stir welded titanium alloy Ti–6Al–4V using lanthanated tungsten tool. Materials Characterization.2018;139:328–336.https://doi.org/10.1016/j.matchar.2018.03.020
Zykova A., Vorontsov A., Chumaevskii A., Gurianov D., Gusarova A., Kolubaev E., Tara-sov S. Structural evolution of contact parts of the friction stir processing heatresistant nickel alloy tool used for multi-pass processing of Ti6Al4V/(Cu+Al) system. Wear. 2022;488–489:204138.EDN: SPJDGX;https://doi.org/10.1016/j.wear.2021.204138
Costa A.M.S., Oliveira J.P., Pereira V.F., Nunes C.A., Ramirez A.J., Tschiptschin A.P. Ni-based Mar-M247 superalloy as a friction stir processing tool. Journal of Materials Processing Technolo-gy. 2018;262:605–614.https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2018.07.034
Fall A., Fesharaki M.H., Khodabandeh A.R., Jahazi M. Tool Wear Characteristics and Effect on Microstructure in Ti‒6Al‒4V Friction Stir Welded Joints. Metals.2016;6:275.
Farias A., Batalha G.F., Prados E.F., Magnabosco, R., Delijaicov S. Tool Wear Evaluations in Fric-tion Stir Processing of Commercial Titanium Ti ‒ 6Al ‒ 4V. Wear.2013;302:1327–1333.
Wu L.H., WangD., Xiao B.L., Ma Z.Y. Tool wear and its effect on microstructure and prop-erties of friction stir processed Ti–6Al–4V. Materials Chemistry and Physics. 2014;146(3):512–522. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2014.04.002
Zhang Y., Sato Y.S., Kokawa,H., Park S.H.C., Hirano S., Du S. Stir zone microstructure of commercial purity titanium friction stir welded using pcBN tool. Materials Science and Engineering A. 2008;488:25–30.https://doi.org/10.1179/136217110X12785889549624
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Андрей Максимович Черемнов, Денис Андреевич Гурьянов, Андрей Валерьевич Чумаевский, Александр Евгеньевич Кобзев, Валерий Евгеньевич Рубцов
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
