Технология СТП сплава АА2139
Transcript of Технология СТП сплава АА2139
Руководитель проекта:
Газизов М.Р.
Национальная Ассоциация Инноваций и Развития Информационных Технологий
Российской Академии Наук
При поддержке
Технология СТП сплава АА2139
Всероссийский конкурс инновационных проектов
Белгород 2011
Что такое СТП?
СТП (сварка трением с перемешиванием, friction stir welding) –
один из самых высокоэффективных способов стыкового
соединения заготовок из трудносвариваемых алюминиевых сплавов.
Был разработан Британским институтом сварки в 1991г.
Непрерывное совершенствование оборудования и инструмента
обеспечили воспроизводимость качества и высокие механические
характеристики соединений СТП, и расширили возможности
применения данной технологии.
Процесс сварки трением с перемешиванием
1. Твердофазный процесс, что исключает проблему горячего растрескивания, пористости и отклонения химического состава шва;
Достоинства метода:
2. Полностью механизированный процесс и не требует специальных навыков от оператора;
3. Отсутствие необходимости создания защитных газовых атмосфер и применения расходной проволоки;
4. Не требует качественной подготовки кромок свариваемых деталей;5. Возможность сваривать сложные конструкции в двух и трех измерениях;6. Высокий показатель прочности соединения относительно основного материала;7. Отсутствие ультрафиолетового и электромагнитного излучения; низкий уровень
шума, а также отсутствие брызг раскаленного металла и дыма при работе установки;
8. Высокая скорость сваривания.
Сплав АА2139 на сегодняшний день является самым
жаропрочным алюминиевым сплавом.
Почему сплав АА2139?
Высокая вязкость разрушения позволяет
использовать даже для пассивного бронирования
аэромобильной техники!
Относится к классу трудносвариваемых сплавов термическими и термомеханическими методамиНедостаток!
Сплав АА2139 -
жаропрочный алюминиевый
сплав используемый в
авиастроении и космической
промышленности
Цель проекта: Разработать технологию высокопрочного соединения листов из трудноусваиваемого алюминиевого сплава АА2139 методом СТП.
Соединения повышенной прочности планируется получать механическим методом – СТП.
В результате механического перемешивания происходит локальный разогрев металла шва до температур 450-500°С. Однако наличие градиента температур приводит к уменьшению прочности в зоне термического влияния.
Существующая на данный момент технология СТП сплавов АА2ХХХ серии позволяет получить прочность соединения ~0,7 от прочности основного материала.
Для уменьшения данного эффекта предлагается использовать дополнительный теплоотвод, который уменьшит размер зоны термического влияния и, следовательно, приведет к повышению прочности соединения до ~0,9-1!
Вид результирующей продукции
Технология высокопрочного соединения листов из алюминиевого
сплава АА2139 методом СТП. Создание швов повышенной прочности
за счет применения дополнительного теплоотвода и оптимизации
параметров СТП.
Функции
Дополнительные:
•Научная значимость: выполнение данного проекта позволит
описать механизмы повышения прочности соединений из
алюминиевого сплава системы Al-Cu-Mg-Ag при сварке трением с
перемешиванием за счет дополнительного теплоотвода.
Базовые:
•увеличить прочность сварных конструкций из сплава АА2139;
•расширить возможности применения сплава АА2139.
Потенциальные потребители
• авиационная промышленность;
• ракетно-космическая промышленность;
• оборонно-промышленный комплекс.
Существующий аналог
Технология создания клепаного соединения (КС) из
трудносвариваемых сплавов
НЕДОСТАТКИ КС перед СТП: •увеличение веса клепаных конструкций;•ослабление склепываемого материала в местах образования отверстий под заклепки;•значительное число технологических операций;•значительный уровень шума и вибраций.
Используемое оборудование
Технологическое оборудование:
1.прокатный стан;
2.экспериментальная установка СТП AccuStir
компании General Tool Company.
3.печь электросопротивления с
термоконтроллером Nabertherm.
Используемое оборудование
Аналитическое оборудование1.оптический микроскоп Olympus GX71 ;2.сканирующий электронный микроскоп FEI Quanta 600;3.просвечивающий электронный микроскоп FEI Tecknai G2;4.цифровой твердомер по микро-Виккерсу Wolpert 402MVD;5.электромеханическая испытательная машина Instron 5882;6.Маятниковый копер Instron SI-1M;
Центра коллективного использования научным оборудованием «Диагностика структуры и свойств наноматериалов»
Реализация проекта
при Белгородском государственном национальном исследовательском университете (НИУ «БелГУ»)
Данная работа будет выполнена на базе
Затраты и сроки реализации
Основные статьи расходов:•покупка алюминиевого сплава АА2139;•использование технологического оборудования (прокатный стан, машина СТП, печь электросопротивления);•использование аналитического оборудования (микроскопия, механические испытания).
Предполагаемый срок реализации проекта: февраль – август 2012