Обеспечение технологичности конструкций при сварке трением с перемешиванием на стадии выбора материалов. Часть 3: Свариваемость конструкционных сталей

Abstract

Показана актуальность разработки и исследования технологий сварки конструкционных сталей трением с перемешиванием в твердой фазе. Рассмотрены особенности сварки трением с перемешиванием конструкционных сталей, основные технологические и конструктивные факторы, влияющие на формирование микроструктуры получаемых сварных соединений и технологическую свариваемость сталей. Описаны особенности технологической свариваемости основных видов конструкционных сталей: углеродистых, двухфазных высокопрочных, легированных, хромоникелевых коррозионностойких сталей аустенитного класса, разнородных сталей между собой. Сварка сталей трением с перемешиванием позволяет избежать нежелательных фазовых превращений в сварных соединениях по сравнению со сваркой плавлением, получать швы с уменьшенной зоной термического влияния и более высокими механическими и коррозионностойкими свойствами. К инструменту для сварки сталей трением с перемешиванием предъявляются более высокие требования по сравнению со сваркой алюминиевых сплавов. Инструменты для сварки сталей должны обладать комплексом более высоких требований: механической прочностью и ударной вязкостью, высокими теплостойкостью и износостойкостью, достаточной теплопроводностью, низкой физико-химической активностью по отношению к соединяемым сталям и др. Оборудование для сварки сталей трением с перемешиванием должно быть более жестким по сравнению со сваркой сплавов алюминия, оснащено прецизионными шпинделями и системами охлаждения.

The need to develop and research friction stir welding technologies for structural steels is highlighted. The features of friction stir welding the structural steels, as well as the main technological and constructive factors affecting the microstructure formation of the resulting welded joints and technological weldability of steels are considered. The characteristics of technological weldability of the main types of structural steels are described: carbon steels, two-phase high-strength steels, alloy steels, chromium-nickel corrosion-resistant austenitic steels, dissimilar steels. Friction stir welding of steels allows to avoid undesirable phase transformations in welded joints in comparison with fusion welding, to obtain welds with a reduced heat-affected zone and higher mechanical and corrosion resistance properties. The tool requirements for friction stir welding of steels are higher than those for welding aluminium alloys. Tools for welding steels should have a number of higher requirements: mechanical strength and notch toughness, high heat and wear resistance, sufficient thermal conductivity, low physical and chemical activity in relation to steels to be joined, etc. Friction stir welding equipmen for steels should be more rigid than for aluminium alloys, with precision spindles and cooling systems.