Monografia poświęcona jest nowoczesnej technologii łączenia metali w stanie stałym – zgrzewaniu tarciowemu z mieszaniem materiału (FSW, Friction Stir Welding). Metoda ta jest interesującą alternatywą wobec tradycyjnego spawania, ponieważ podczas procesu nie dochodzi do przetapiania materiału. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie połączeń o bardzo wysokiej jakości, wolnych od typowych wad spawalniczych, takich jak porowatość czy pęknięcia krystalizacyjne. Technologia FSW należy do rozwiązań energooszczędnych i niskoemisyjnych, niewymagających stosowania dodatkowych materiałów, co czyni ją ważnym elementem rozwoju nowoczesnych i zrównoważonych technologii wytwarzania.
Publikacja prezentuje wyniki badań nad łączeniem stopów aluminium dwóch serii: obrabialnych cieplnie wysokowytrzymałych stopów serii 7xxx ze stopami serii 5xxx, które nie podlegają obróbce cieplnej. Materiały te są umacniane różnymi mechanizmami, dlatego ich łączenie stanowi wyzwanie technologiczne. Jednocześnie takie kombinacje stopów są szczególnie pożądane w konstrukcjach o wysokich wymaganiach wytrzymałościowych, m.in. w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym oraz w niektórych konstrukcjach maszynowych.
Autorka szczegółowo analizuje proces zgrzewania stopów aluminium 5083 i 7075, zwracając uwagę na wpływ najważniejszych parametrów technologicznych, takich jak prędkość obrotowa narzędzia, konfiguracja złącza (rozumiana jako ułożenie stopów po jego odpowiednich stronach) czy geometria narzędzia na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne złączy. W pracy omówiono również mechanizmy przepływu materiału podczas procesu oraz ich wpływ na mikrostrukturę złącza. Szczególną uwagę poświęcono zjawiskom takim jak rekrystalizacja, rozdrobnienie ziarna czy przemiany fazowe, które decydują o właściwościach mechanicznych i odporności połączeń na korozję.
Publikacja stanowi kompleksowe opracowanie dotyczące zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału różnoimiennych stopów aluminium. Łączy zagadnienia z zakresu inżynierii spajania, materiałoznawstwa i nowoczesnych technologii wytwarzania, dlatego będzie wartościowym źródłem wiedzy dla naukowców, studentów kierunków technicznych oraz inżynierów zajmujących się projektowaniem i wytwarzaniem lekkich konstrukcji metalowych.
- Contents
-
Streszczenie 5
Summary 7
Spis wybranych oznaczeń i skrótów 9
1. Wprowadzenie 11
2. Technologia zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału 14
2.1. Charakterystyka procesu: zasada i cechy procesu 14
2.2. Zastosowanie zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału do łączenia różnych materiałów 18
2.3. Kształtowanie mikrostruktury złącza 20
2.3.1. Wytwarzanie ciepła 21
2.3.2. Przepływ i mieszanie materiału podczas procesu 21
2.3.3. Charakterystyczne strefy mikrostrukturalne 24
2.3.3.1. Zdrowienie, rekrystalizacja i rozrost ziarna 26
2.3.3.2. Ewolucja cząstek faz 30
2.4. Czynniki wpływające na proces FSW 33
2.4.1. Parametry zgrzewania 33
2.4.2. Narzędzie FSW 36
2.4.3. Konfiguracja i ułożenie stopów 42
2.4.4. Niezgodności materiałowe w złączach FSW 45
3. Stopy aluminium do przeróbki plastycznej 49
3.1. Stopy nieobrabialne cieplnie 50
3.2. Stopy obrabialne cieplnie 52
3.3. Łączenie stopów aluminium metodą FSW 54
3.3.1. Zgrzewanie tarciowe z mieszaniem stopów aluminium nieobrabialnych cieplnie 55
3.3.2. Zgrzewanie tarciowe z mieszaniem stopów aluminium obrabialnych cieplnie 56
4. Aktualny stan wiedzy oraz założenia badawcze 59
5. Przedmiot i zakres badań własnych 72
5.1. Łączone stopy 72
5.2. Proces zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału stopu 5083 ze stopem 7075 74
5.3. Zakres i metodyka badań 77
6. Wpływ parametrów procesu zgrzewania na przepływ materiału, mikrostrukturę oraz właściwości mechaniczne złączy 82
7. Znaczenie umiejscowienia zgrzewanych materiałów w złączu 105
8. Kształtowanie mikrostruktury i właściwości mechanicznych złącza w zależności od kształtu narzędzia 124
9. Odporność na korozję różnoimiennych złączy FSW 148
10. Podsumowanie 164
Bibliografia 169
