Роль сдвиговой компоненты деформации при сварке давлением образцов из разнородных литых и деформируемых сплавов на основе никеля

А.Х. Ахунова1, Э.В. Галиева1, А.А. Дроздов2, Э.Г. Аргинбаева3, С.В. Дмитриев4,5, Р.Я. Лутфуллин1
1Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, ул. Халтурина 39, 450001, Уфа, Россия
2Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова, г. Москва, Россия
3ФГУП ГНЦ «ВИАМ», г. Москва, Россия
4Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, ул. Халтурина 39, 450001, Уфа, Россия;
5Национальный исследовательский Томский государственный университет, просп. Ленина 36, 634050 Томск, Россия
Аннотация
Проведено конечно-элементное моделирование пластического течения материала при сварке давлением двух- и трехэлементных образцов из разнородных деформируемых (ЭП975) и литых интерметаллидных (типа ВКНА) сплавов в температурно-скоростных условиях сверхпластической деформации сплава ЭП975 с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой. Моделирование проводили в двумерной постановке (плоское деформированное состояние). В двухэлементном образце верхний элемент был изготовлен из жаропрочного сплава ЭП975 в УМЗ состоянии и нижний - из интерметаллидного сплава ВКНА-25. В трехэлементном образце верхний и нижний элементы были изготовлены из интерметаллидного сплава ВКНА-25, промежуточный - из жаропрочного сплава ЭП975 в УМЗ состоянии. Геометрические размеры элементов из сплава ЭП975 и ВКНА-25 по осям X и Y составляли 40,5 5 мм2 и 40,5 3 мм2, соответственно. Проведено физическое моделирование сварки давлением (СД) образцов из интереметаллидного сплава на основе Ni3Al и жаропрочного никелевого сплава ЭП975 с УМЗ структурой, образцы представляли собой параллелепипеды размером 10х40х3мм3 и 10х40х5мм3 соответственно. СД осуществляли при температуре 1125 ˚С. Рассмотрено несколько вариантов сочетаний свариваемых поверхностей образцов. Показано, что вариант сварки при, при котором рельеф наносится на обе свариваемые поверхности, эквивалентен повышению трения между контактными поверхностями. Это приводит к значительному снижению сдвиговой деформации вблизи контактной поверхности, и ухудшает качество сварки по сравнению с традиционной сваркой плоских поверхностей. Более эффективным вариантом сварки является сварка образцов с нанесением рельефа только на один свариваемый элемент, в этом случае возникают зоны активной деформации в центральной области, где в других сочетаниях появляются застойные зоны. Установлено, в случае трехэлементного образца каких-либо особенностей деформации не возникает, и результаты моделирования для двухэлементного образца, можно использовать для анализа напряженно-деформированного состояния на соответствующих контактных поверхностях трехэлементного образца.
Получена: 24 июня 2016   Принята: 29 августа 2016
Просмотры: 502   Загрузки: 140
Ссылки
1.
E. S. Karakozov. Soedinenie metallov v tverdoi phase. M.: Metallurgy, (1976) 224 p. (in Russian) [Э. С. Каракозов Соединение металлов в твердой фазе. М.: Металлургия, 1976, 224с]
2.
R. Ya. Lutfullin. Letters on Materials. 1 (1), 59 – 64 (2011). (in Russian) [Р. Я. Лутфуллин. Письма о материалах. 1 (1), 59 – 64 (2011).]
3.
K. B. Povarova, V. A. Valitov, S. V. Ovsepyan, A. A. Drozdov, O. A. Bazyleva, E. V. Valitova. Russian metallurgy. (9), 733 – 741 (2014)
4.
B. S. Lomberg, S. V. Ovsepyan, M. M. Bakradze, I. S. Mazalov. 80 years. Aviacionnye materialy i tekhnologii: yubil. nauchn.‑techknich. sb. (prilozhenie k zhurnalu Aviacionnye materialy). M. VIAM, 52 – 57 (2012). (in Russian) [Б. С. Ломберг, С. В. Овсепян, М. М. Бакрадзе, И. С. 80 лет. Авиационные материалы и технологии: юбил. науч.‑технич. сб. (приложение к журналу «Авиационные материалы и технологии») / под общ. ред. акад. РАН, проф. Е. Н. Каблова. — М.: Изд. ВИАМ, 2012. С. 52 – 57].
5.
A. V. Logunov, Yu. N. Shmotin. Modern high temperature nickel alloys for disks of gas turbines. Moscow. Public corporation «Science and Technology». (2013) 256 p. (in Russian) [А. В. Логунов, Ю. Н. Шмотин. Наука и технология. (2013) 256 с.]
6.
E. V. Valitova, A. Kh. Akhunova, V. A. Valitov, S. V. Dmitriev, R. Ya. Lutfullin, Letters on Materials. 4 (3), 190 – 194 (2014). (in Russian) [Э. В. Валитова, А. Х. Ахунова, В. А. Валитов, С. В. Дмитриев, Р. Я. Лутфуллин, М. Х. Мухаметрахимов. Письма о материалах. 4 (3), 190 – 194 (2014)]
7.
A. Kh. Akhunova, S. V. Dmitriev, E. V. Galieva, V. A. Valitov. Fundamentalnye problem sovremennogo materialovedeniya. 12 (3), 289 – 292 (2015). (in Russian) [А. Х. Ахунова, С. В. Дмитриев, Э. В. Галиева, В. А. Валитов. Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 12 (3), 289 – 292 (2015).]
8.
E. V. Valitova, R. Ya. Lutfullin, M. Kh. Mukhametrakhimov, V. A. Valitov, A. Kh. Akhunova, S. V. Dmitriev. Letters on Materials. 4 (4), 291 – 294 (2014).
9.
I. I. Musabirov, R. R. Mulyukov, V. V. Koledov. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 82, 012064‑1‑4 (2015)
10.
I. I. Musabirov, I. Z. Sharipov, R. R. Mulyukov. Russian Physics Journal. 58 (6), 5 – 9 (2015)
11.
V. A. Valitov. Tyazheloe mashinostroenie. (4), 23 – 28 (2007). (in Russian) [Валитов В. А. Тяжелое машиностроение. (4), 23 – 28 (2007).]
12.
E. V. Valitova, M. Kh. Mukhametrakhimov, R. Ya. Lutfullin, V. A. Valitov. Perspectivnye materialy. (15), 35 – 39 (2013). (in Russian) [Э. В. Валитова, М. Х. Мухаметрахимов, Р. Я. Лутфуллин, В. А. Валитов. Перспективные материалы 15, 33 – 39 (2013).]
13.
A. Kh. Akhunova, S. V. Dmitriev, E. V. Valitova, V. A. Valitov. Fundamentalnye problem sovremennogo materialovedeniya. 11 (2), 159 – 162 (2014). (in Russian) [А. Х. Ахунова, С. В. Дмитриев, Э. В. Валитова, В. А. Валитов. Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 11 (2), 159 – 162 (2014).]
14.
A. Kh. Akhunova, S. V. Dmitriev, V. A. Valitov, E. V. Valitova. Russian metallurgy (Metally) (11), 13 – 17 (2014). (in Russian) [А. Х. Ахунова, С. В. Дмитриев, В. А. Валитов, Э. В. Валитова Деформация и разрушение материалов. (11), 13 – 17 (2014).]
15.
A. Kh. Akhunova, E. V. Valitova, S. V. Dmitriev, V. A. Valitov, R. Ya. Lutfullin Welding International. 30 (6), 488 – 491 (2016).
16.
A. K. Bulkov, V. V. Peshkov, V. R. Petrenko, D. N. Balbekov, A. I. Stryguin. Welding International. 28 (3), 222-227 (2014).