Реєстраційний номер
0216U003857,
0112U008364
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Оптимізація параметрів застосування інструментів з надтвердих матеріалів для зварювання та гомогенізації кольорових металів і сплавів методом тертя з перемішуванням.
Назва етапу роботи
Керівник роботи
Майстренко Анатолій Львович, Доктор технічних наук
Дата реєстрації
22-02-2016
Організація виконавець
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
Опис етапу
Розроблені конструкції інструментів та розроблено методику процесу наплавлення або модифікації структури металів і сплавів тертям з перемішуванням, які забезпечують надійне з'єднання зварюваних шарів або постійну глибину модифікації структури поверхневих шарів деталей виробів; - Розроблені інструменти використані для наплавки нікелю на мідну основу крісталізатора МНЛЗ , а також для обробки поверхневих шарів магнієвих сплавів МЛ10, МА2 та алюмінієвих сплавів 7010, 7075-Т6 тертям з перемішуванням з метою модифікації структури спрямованої на формування в зоні обробки дрібнозернистої структури сплаву (розмір зерна 1,2-4,5 мкм), що за розмірами зерен в 16 - 63 рази менших за вихідні (75,8 мкм); - Визначено, що для забезпечення формування максимально можливої постійної глибини модифікованого тертям з перемішуванням поверхневого шару металів і сплавів, інструментами різних розмірів, розмір кроку сканування tск інструмента у поверхневому шарі металу виробу рекомендується бути tск= D (D - діаметр піну в основі); - Виконане експериментальне вимірювання розподілу поля температури в зоні модифікації сплавів МЛ10 і 7075 та ЗТП нікеля на мідь. Вимірювання виконувались за допомогою інфрачервоного тепловізора Fluke-ir25 та цифровим безконтактним інфрачервоним термометром DT-8833. Визначено,що максимальна температура нагрівання сплаву в зоні контактної взаємодії інструмента з оброблюваними ТП шарами зразків досліджуваних сплавів досягала 340-3800С, що відповідає відомій умові дії максимальної температури при ЗТП (0,4-0,5)Тпл; - Експериментальне вимірювання складових сили тертя з перемішуванням виконане на розробленому стенді оснащеному автоматизованою інформаційно-вимірювальною системою. Вимірювання величин вертикальної і горизонтальної складових зусилля на інструмент при ЗТП (наварюванні) нікеля на мідь при зміні кінематичних параметрів руху інструменту у часі показали, що із зміною швидкості подачі інструменту від 25 до 50 мм/хв величина вертикальної складової зусилля зростає від 7 до 12 кН, а горизонтальна складова, навпаки, зменшується від 0,9 до 0,5 кН; - Вперше за допомогою методу діфракції відбитих електронів на растровому електронному мікроскопі ZEISS EVO, оснащеному енергодисперсійним аналізатором INCA PENTA Fetх3 досліджено стан кристалитів в деформованих зонах ЗТП та ЕПЗ виробів з магнієвих та алюмінієвих сплавів; - Вперше визначено, що при ЕПЗ по модифікованих шарах зразків сплаву МЛ10 між зоною рекристалізації через рідку фазу металу ЕПЗ шва із розміром зерен сплаву у 8,7 разів менших за основний метал (75,8 мкм), тобто розміру 9,3-9,8 мкм, знаходиться зона модифікованої ТП дрібнозернистої структури із розмірами зерен в 11,6 разів менших за вихідні, тобто - 6,4 мкм, що в 1,5 рази менше розмірів зерен в ЗТМВ (зоні рекристалізації-7,8 мкм) ; також вперше визначено, що середній розмір зерна в шарі модифікації ТП (розмір зерна 1,2-4,5 мкм), за час його нагріву і охолодження від зони рекристалізації металу у зоні ЕПЗ, середній розмір зерен в цій зоні збільшується до 6,4 мкм; - Вперше показано утворення мікротріщин на границі спряження зони рекристалізації через рідку фазу металу ЕПЗ шва та основного металу магнієвого сплаву МЛ10, а також їх відсутність при зварюванні через проміжну зону з модифікованою дрібнозернистою структурою, що дало можливість збільшити міцність зварних ЕПЗ з'єднань сплаву МЛ10; - Виконано мікрохімічний аналіз складових елементів основного металу виробів, модифікованого шару та ЕПЗ шву показав, що вони співпадають із вихідним складом, тобто процеси модифікації тертям з перемішуванням і ЕПЗ, не впливають на зміну розподілу вмісту складових але суттєво впливають на зміну розміру зерна і перерозподіл залишкових температурних напружень; - Виконаний аналіз впливу кінетичних параметрів інструменту на зміну мікроструктури модифікованих поверхневих шарах виробів і зварних з'єднань отриманих методом електронно-променевої зварки. Розроблені рекомендації з впровадження процесу тертя з перемішуванням ремонтно-відновлюючі технології виробів з алюмінієвих та магнієвих сплавів у авіаційному виробництві; - Визначені оптимальні параметри режиму модифікування поверхневих шарів магнієвих та алюмінієвих сплавів тертям з перемішуванням (ТП) визначено, виходячі з критерію утворення максимальної товщини проміжної зони ЗТМВ. Для магнієвого сплаву МЛ10 це відповідає швидкості подачі інструменту - 31,5-40 мм/хв і частоті обертання шпинделя - 630 хв -1, які до того забезпечують суцільність шару і відсутність відшарувань обробленого шару ЗТП від основного металу виробу; - На підставі виконаного аналізу впливу кінетичних параметрів інструменту на зміну мікроструктури модифікованих поверхневих шарах виробів і зварних з'єднань отриманих методом електронно-променевої зварки, розроблені рекомендації з впровадження процесу тертя з перемішуванням в ремонтно-відновлюючі технології виробів з алюмінієвих та магнієвих сплавів у авіаційному виробництві. З використанням тертя з перемішуванням розроблені технології відновлення деталей авіаційної техніки з магнієвого сплаву МЛ10, які мають дефекти типу раковин та тріщини,
Опис продукції
Розроблені конструкції інструментів та розроблено методику процесу наплавлення або модифікації структури металів і сплавів тертям з перемішуванням, які забезпечують надійне з'єднання зварюваних шарів або постійну глибину модифікації структури поверхневих шарів деталей виробів
Автори роботи
Беженар Микола Павлович
Беспалов Сергій Федорович
Болотгова Лариса Михайлівна
Вировець Люс'єн Миколайович
Гордієнко Ольга Йосипівна
Дутка Василь Ананійович
Заболотний Сергій Дмитрович
Кущ Володимир Іванович.
Лукаш Володимир Андрійович
Майстренко Анатолій Львович
Подоба Ярослав Олександрович
Прокопів Микола Михайлович
Смекаленков Сергій Вікторович
Ткач Василь Миколайович
Харченко Олег
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-02
