Прочность соединений меди, полученных ультразвуковой сваркой с использованием медных прокладок в различных структурных состояниях

Н.Ю. Пархимович, Н.Р. Юсупова, А.А. Назаров показать трудоустройства и электронную почту
Получена 26 мая 2020; Принята 30 июня 2020;
Цитирование: Н.Ю. Пархимович, Н.Р. Юсупова, А.А. Назаров. Прочность соединений меди, полученных ультразвуковой сваркой с использованием медных прокладок в различных структурных состояниях. Письма о материалах. 2020. Т.10. №3. С.322-327
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-3-322-327

Аннотация

Добавление прокладки между свариваемыми поверхностями обеспечивает более качественную ультразвуковую сварку.Исследованы характеристики твердофазного соединения, полученного ультразвуковой сваркой (УЗС) образцов промышленного листа технически чистой меди М1 толщиной 0.5 мм, в том числе с использованием прокладок из промышленного и ультрамелкозернистого (УМЗ) листов того же материала толщиной 0.2 мм. Для сварки были использованы различные режимы, различающиеся временем процесса (1 и 2 с), статической нагрузкой (5 и 7 кН) при амплитуде колебаний инструмента около 15 мкм. Для каждого режима и вида образцов были получены и испытаны на срез по три образца. Анализ результатов показал, что при обоих значениях статической нагрузки увеличение времени процесса от 1 до 2 с приводит к увеличению прочности. Если при малой длительности сварки повышение нагрузки практически не приводит к изменению прочности соединения, при большем времени сварки 2 с наблюдается заметное увеличение прочности со статической нагрузкой. Для данной толщины промежуточных прокладок прочность на срез не зависит от их наличия и структуры: для всех трех видов образцов, сваренных при одинаковых режимах, в пределах погрешностей прочность имеет одинаковое значение. При этом, однако, наличие прослойки качественно меняет вид кривой растяжения при испытаниях на срез: образцы, сваренные без прокладок, разрушаются путем одновременного отрыва соединенных поверхностей друг от друга практически сразу после достижения максимального напряжения, тогда как при наличии прокладок после достижения максимального напряжения происходит плавное снижение напряжения, что связано с деформацией материала в области соединения. Различия наблюдаются также в макроструктуре поверхностей образцов в области соединения после испытаний. Отсутствие повышения прочности соединения при наличии прокладок объяснено пластической деформацией в зонах концентрации напряжений в них.

Ссылки (27)

1. Yu. V. Kholopov. Ultrasonic welding of metals and plastics. Leningrad, Mashinostroyeniye (1988) 224 p. (in Russian) [Ю. В. Холопов. Ультразвуковая сварка пластмасс и металлов. Ленинград, Машиностроение (1988) 224 с].
2. A. M. Mitzkevich. In: Physics and Technique of Power Ultrasound. V. III. Physical Bases of Ultrasonic Technology (ed. by L. D. Rosenberg). Moscow, Nauka (1970) p. 71-164. (in Russian) [А. М. Мицкевич. В кн.: Физика и техника мощного ультразвука. Т. III. Физические основы ультразвуковой технологии (под ред. Л. Д. Розенберга). Москва, Наука (1970) с. 71-164].
3. K. Graff. In: New Developments in Advanced Welding (ed. by N. Ahmed). Cambridge, Woodhead Publishing (2005) p. 241 - 269. Crossref
4. M. P. Matheny, K. F. Graff. In: Power Ultrasonics. Applications of High-Intensity Ultrasound (ed. by J. A. Gallego-Juarez, K. F. Graff). Cambridge, Woodhead Publishing (2015) p. 259 - 293.
5. US Patent #6519500, 23.03.2000.
6. R. J. Friel, R. A. Harris. The Seventeenth CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Machining (ISEM). Procedia CIRP. 6, 35 (2013). Crossref
7. R. J. Friel. In: Power Ultrasonics. Applications of High-Intensity Ultrasound (ed. by J. A. Gallego-Juarez, K. F. Graff). Cambridge, Woodhead Publishing (2015) p. 313 - 335. Crossref
8. A. Hehr, M. Norfolk. Rapid Prototyphing J. 26 (3), 445 (2019). Crossref
9. E. Mariani, E. Ghassemieh. Acta Mater. 58 (7), 2492 (2010). Crossref
10. P. J. Wolcott, N. Sridharan, S. S. Babu, A. Miriev, N. Frage, M. J. Dapino. Sci. Technol. Weld. Join. 21 (2), 114 (2016). Crossref
11. P. J. Wolcott, A. Hehr, C. Pawlowski, M. J. Dapino. J. Mater. Proc. Technol. 233, 44 (2016). Crossref
12. Z. L. Ni, F. X. Ye. J. Manuf. Technol. 35, 580 (2018). Crossref
13. H. T. Fujii, H. Endo, Y. S. Sato, H. Kokawa. Mater. Charact. 139, 233 (2018). Crossref
14. L. Zhou, J. Min, W. X. He, Y. X. Huang, X. G. Song. J. Manuf. Proc. 33, 64 (2018). Crossref
15. S. Elangovan, K. Prakasan, V. Jaiganesh. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 51, 163 (2010). Crossref
16. Z. S. Al Sarraf. J. Appl. Mech. Eng. 4 (5), 1000183 (2015). Crossref
17. J. Yang, B. Cao, Q. Lu. Materials. 10 (2), 193 (2017). Crossref
18. R. Balasundaram, V. K. Patel, S. D. Bholen, D. L. Chen.. Mater. Sci. Eng. A. 607, 277 (2014). Crossref
19. H. M. Zhang, Y. J. Chao, Z. Luo. Sci. Technol. Weld. Join. 22 (1), 79 (2017). Crossref
20. E. V. Valitova, A. Kh. Akhunova, V. A. Valitov, S. V. Dmitriev, R. Ya. Lutfullin, M. Kh. Muhametrahimov. Lett. Mater. 4 (3), 190 (2014). (in Russian) [Э. В. Валитова, А. Х. Ахунова, В. А. Валитов, Р. Я. Лутфуллин, С. В. Дмитриев, М. Х. Мухаметрахимов. Письма о материалах. 4 (3), 190 (2014).]. Crossref
21. M. Kh. Mukhametrakhimov. Lett. Mater. 7 (2), 193 (2017). (in Russian) [М. Х. Мухаметрахимов. Письма о материалах 7 (2), 193 (2017).]. Crossref
22. L. Lu, M. L. Sui, K. Lu. Science. 287 (5457), 1463 (2000). Crossref
23. A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon. Progr. Mater. Sci. 53 (6), 893 (2008). Crossref
24. A. P. Zhilyaev, I. Shakhova, A. Belyakov, R. Kaibyshev, T. G. Langdon. J. Mater. Sci. 49 (5), 2270 (2014). Crossref
25. N. Lugo, N. Llorca, J. M. Cabrera, Z. Horita. Mater. Sci. Eng. A. 477 (1- 2), 366 (2008). Crossref
26. R. K. Khisamov, K. S. Nazarov, A. V. Irzhak, R. U. Shayakhmetov, I. I. Musabirov, R. R. Timirayev, Y. M. Yumaguzin, R. R. Mulyukov. Lett. Mater. 9 (2), 212 (2019). Crossref
27. N. V. Dezhkunov. Contactless vibrometer (2020). [Н. В. Дежкунов. Бесконтактный виброметр (2020).] https://cavitation.bsuir.by/beskontaktnyy-vibrometr.

Другие статьи на эту тему

Закономерности разрушения титана ВТ1-0 и сплава циркония Э110 в ультрамелкозернистом, мелкозернистом и крупнокристаллическом состояниях при циклическом нагружении в гигацикловом режиме
О.Б. Наймарк, Ю.П. Шаркеев, А.М. Майрамбекова, М.В. Банников, А.Ю. Ерошенко, А.И. Ведерникова

Финансирование на английском языке

1. Российский научный фонд - № 16-19-10126