Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия¹ ; АО «Завод бурового оборудования», Оренбург, Россия²:

Е. А. Кузьмина, аспирант¹, начальник технического отдела², эл. почта: kuzmina0902@yandex.ru
Е. Ю. Приймак, заведующий лабораторией металловедения и термической обработки², доцент кафедры материаловедения и технологии материалов¹, канд. техн. наук

Я. С. Сёмка, аспирант¹, инженер-конструктор²

Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия:

А. С. Кириленко, старший преподаватель, канд. техн. наук

Представлены результаты оценки влияния силы нагрева как одного из параметров ротационной сварки трением на механические свойства и механизм разрушения при растяжении разнородных сварных соединений среднеуглеродистых сталей 30ХГСА и 40ХМФА. Приведены результаты исследований микроструктуры и микротвердости сварных соединений. Механизм разрушения сварных образцов при испытании на растяжение оценивали на основании карт распределения деформаций, полученных методом корреляции цифровых изображений, и результатов фрактографического анализа. Показаны особенности развития деформации и разрушения сварных соединений, полученных при различном значении силы нагрева. С точки зрения равнопрочности конструкции со сварным швом рекомендованы оптимальные значения данного параметра ротационной сварки трением для соединения сталей 30ХГСА и 40ХМФА.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-38-90032.
При проведении механических испытаний на растяжение и изучении распределения полей деформации использовали оборудование, входящее в состав ЦКП «Пластометрия» ИМАШ им. Э. С. Горкунова УрО РАН.

1. Kurt A., Uygur I., Paylasan U. Effect of friction welding parameters on mechanical and microstructural properties of dissimilar AISI 1010-ASTM B22 joints // Welding journal. 2011. Vol. 90, Iss. 5. P. 102–106.
2. Meshram S., Mohandas T., Reddy G. M. Friction welding of dissimilar pure metals // Journal of Materials Processing Technology. 2007. Vol. 184, Iss. 1–3. P. 330–337.
3. Alves E., Piorino Neto F., An Chen Ying. Welding of AA1050 aluminum with AISI 304 stainless steel by rotary friction welding process // Journal of Aerospace Technology Management. 2010. Vol. 2, Iss. 3. P. 301–306.
4. Bouarroudj El., Chikh S., Abdi S., Miroud D. Thermal analysis during a rotational friction welding // Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 110. P. 1543–1553.
5. Verma G., Kumar S., Bundel B. R. A Research paper on the comparison of weld strength of friction welding of different materials at two different RPM // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2016. Vol. 7, Iss. 6. P. 123–127.
6. Venkat Koushik P., Avinash D. Experimental investigation of friction welding using aluminium with mild steel // International Research Journal of Engineering and Technology. 2016. Vol. 3, Iss. 12. P. 680–685.
7. Лукин В. П., Саморуков М. Л. Особенности формирования структуры сварных соединений жаропрочного деформируемого сплава ВЖ 175, полученных ротационной сваркой трением // Сварочное производство. 2017. № 6. С. 12–18.
8. Волков А. М., Саморуков М. Л., Овсепян С. В., Бакрадзе М. М. Особенности ротационной сварки трением гранулированного жаропрочного никелевого сплава ВЖ178П // Сварочное производство. 2020. № 10. С. 40–45.
9. Emre H. E., Kaçar R. Fatigue behaviours of friction welded drill pipes // Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University. 2013. Vol. 28. № 2. P. 417–426.
10. Приймак Е. Ю., Атамашкин А. С., Кузьмина Е. А., Тулибаев Е. С. Применение ротационной сварки трением для изготовления геологоразведочных бурильных труб: промышленный опыт и исследования // Черные металлы. 2020. № 4. С. 37–42.
11. Selvamani S. T., Palanikumar K. Optimizing the friction welding parameters to attain maximum tensile strength in AISI 1035 grade carbon steel rods // Measurement. 2014. Vol. 53. P. 10–21.
12. Zdemira N. O., Sarsılmaz F., Hasçalık A. Effect of rotational speed on the interface properties of friction- welded AISI 304L to 4340 steel // Materials and Design. 2007. Vol. 28. P. 301–307.
13. Виль В. И. Сварка металлов трением. — М. : Машиностроение, 1970. — 176 с.
14. Кузьмина Е. А., Приймак Е. Ю., Кириленко А. С. Оптимизация параметров ротационной сварки трением разнородных сварных соединений среднеуглеродистых легированных сталей 30ХГСА и 40ХМФА // Металловедение и термическая обработка металлов. 2022. № 10. С. 52–59.
15. Kuzmina E., Priymak E., Firsova N. Influence of forging force on tensile strength of the 30KhGSA/40KhMFA steels welded joints made by rotary friction welding // Key Engineering Materials. 2022.Vol. 910. P. 180–186.
16. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. — Введ. 01.01.1977.
17. ГОСТ 6996–66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. — М. : Издательство стандартов, 1991. — 64 с.
18. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — М. : Стандартинформ, 2008. — 22 с.
19. Product-Manual for DaVis 8.1. — Göttingen, Germany : La Vision GmbH, 2013. — 338 p.
20. Приймак Е. Ю., Лобанов М. Л., Беликов С. В., Карабаналов М. С., Яковлева И. Л. Закономерности формирования структуры и кристаллографической текстуры в сварных соединениях среднеуглеродистых легированных сталей в процессе ротационной сварки трением // Физика металлов и металловедение. 2022. Т. 123. № 6. С. 596–603.
21. Марочник сталей и сплавов / В. Г. Сорокин, А. В. Волосникова, С. А. Вяткин и др. Под общ. ред. В. Г. Сорокина. — М. : Машиностроение, 1989. — 640 с.
22. Priymak E., Firsova N., Bashirova E., Sergienko S., Kuzmina E., Atamashkin A. Influence of friction pressure at a given burn-off length on the mechanical and microstructural properties of welded joints from medium-carbon alloyed steels in rotaty friction welding // Journal of Advanced Research in Dynamical and Control Systems. 2019. Vol. 11, Iss. 1. P. 431–437.