Цзянь Д. .. Вплив технологічних параметрів контактного точкового зварювання тертям з перемішуванням на механічні властивості з'єднань матеріалів на основі алюмінію.

Дисертаційна робота присвячена вивченню поведінки деформації матеріалу і механізму пластичної течії в процесі зварювання, а також впливу параметрів процесу на мікроструктуру і механічні властивості зварних з'єднань. Мета дисертаційної роботи – встановити закономірності впливу технологічних параметрів (швидкості обертання, швидкості зварювання, діаметра інструменту) на якість зварних з'єднань алюмінієвих сплавів при точковому зварюванні тертям з перемішуванням із заповненням для оптимізації процесу та забезпечення високих механічних властивостей. Об’єкт дослідження: процес утворення зварних з’єднань алюмінієвого сплаву 6061-Т6, отриманих методом точкового зварювання тертям з перемішуванням із заповненням Предмет дослідження: закономірності впливу технологічних параметрів (діаметра перемішувального інструменту, швидкості обертання та швидкості зварювання) на мікроструктуру, механічні властивості та механізми формування з’єднань алюмінієвого сплаву 6061-Т6. За результатами дослідження отримано наступні наукові результати: Вперше: 1. Системно досліджено з удосконаленням п'ять типів перемішуючих інструментів діаметром 6-10 мм та встановлено оптимальні технологічні параметри для бездефектного зварювання алюмінієвого сплаву 6061-Т6 товщиною 3 мм. 2. Встановлено закономірності формування характерного "U"-подібного профілю поперечного перерізу зварного шва з розмірами, що дещо перевищують розміри інструменту, та виявлено три основні зони: зону впливу стрижня, зону впливу гільзи та зону термомеханічного впливу. 3. Визначено критичну роль "зони зчеплення при фрикційному заклепуванні з перемішуванням" у забезпеченні експлуатаційних характеристик зварного шва та встановлено кореляцію між розміром зерна та положенням зони. 4. Встановлено пряму залежність між діаметром інструменту та рівнем сили розтягуючого зсуву: 9,27; 13,74; 14,79; 16,83 та 18,16 кН для діаметрів 6-10 мм відповідно, що підтверджує діаметр інструменту як ключовий фактор міцності з'єднання. 5. Розроблено математичну модель на базі Deform V11.0, що описує процес точкового зварювання тертям з перемішуванням та дозволяє прогнозувати температурні поля, напруження та характер течії металу в зоні зварювання. 6. Встановлено два механізми формування з'єднань залежно від діаметра інструменту: "тертя зсуву - обертання на місці" для малих діаметрів та "двосторонній зсув - центральний осьовий потік" для великих діаметрів. Завдання дослідження: Розробити та виготовити перемішуючі інструменти різних діаметрів для точкового зварювання тертям з перемішуванням товстих алюмінієвих плит. 1. Встановити вплив технологічних параметрів на формування мікроструктури та зонального розподілу в зварних з'єднаннях. 2. Дослідити механічні властивості з'єднань та визначити оптимальні режими зварювання. 3. Розробити математичну модель процесу точкового зварювання тертям з перемішуванням для прогнозування якості з'єднань. 4. Встановити механізми формування з'єднань при різних діаметрах інструменту. Практичне значення отриманих результатів: 1. Встановлено критерії вибору діаметра інструменту залежно від вимог до міцності з'єднання: менші діаметри призводять до руйнування по межі розділу, більші – до часткового руйнування зони перемішування. 2. Створено методологію прогнозування механічних властивостей з'єднань на основі математичного моделювання процесу. 3. Результати впроваджені в навчальний процес НТУ "ХПІ" та можуть бути використані в автомобільній, залізничній та аерокосмічній промисловості. 4. Розробити та виготовити перемішуючі інструменти різних діаметрів для точкового зварювання тертям з перемішуванням товстих алюмінієвих плит. 5. Розроблено технологічні рекомендації щодо вибору оптимальних параметрів точкового зварювання тертям з перемішуванням для промислового застосування при з'єднанні товстих алюмінієвих плит.