Регистрация / Вход
Прислать материал

Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов для производства дисков автомобильных колес.

Номер контракта: 14.578.21.0097

Руководитель: Кайбышев Рустам Оскарович

Должность: руководитель лаборатории

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
сварка трением с перемешиванием, диски автомобильных колес, алюминиевые сплавы, термическая обработка, механические свойства, микроструктура, сопротивление коррозии.

Цель проекта:
В настоящее время автомобильные колеса из алюминиевых сплавов изготавливаются методом литья или горячей штамповки. Первый метод обеспечивает низкую стоимость, оригинальный внешний вид. Этот метод достаточно простой. Его недостатком является невысокие механические свойства, что ведет к увеличению веса дисков автомобильных колес и снижает плавность хода, поскольку увеличивается неподрессоренная масса. Штамповка позволяет получать высокие свойства в дисках алюминиевых колес, однако она не может обеспечить привлекательный дизайн колеса. Кроме того, себестоимость кованых колес существенно выше, чем литых из-за необходимости использовать дорогостоящие гидравлические пресса с усилиями 5 000 тонн и выше, а также невысоким коэффициентом использования металла. Кроме того, штампованные колеса дают меньший выигрыш в весе, чем можно было ожидать, исходя из разницы между механическими свойствами литых и деформируемых алюминиевых сплавов, поскольку возможности литья в получении развитой формы диска частично перекрывают невысокие механические свойства литейных алюминиевых сплавов по сравнению с деформируемыми. Противоречие между этими двумя технологиями устраняется при использовании комбинированных или составных колес, в которых обод изготавливается из деформируемых алюминиевых сплавов, а ступица с лучами или диском методом литья. Соединение этих двух деталей, как правило, механическое, что обуславливает как высокую стоимость данного вида колес, так и повышенный вес. Использование сварки трением с перемешиванием для соединения обода и позволит разработать такую технологию, которая обеспечит получение высокопрочного/равнопрочного неразъемного соединения между ободом из деформированного алюминиевого сплава и лучами со ступицей (диском) из литого сплава. Это позволит получить технологию производства комбинированных дисков, в которых будут сочетаться привлекательный дизайн литых лучей со ступицей (диска) с высокими механическими свойствами кованого обода. Цель - Разработка режимов сварки трением с перемешиванием и послесварочной термической обработки для получения неразъемных соединений составных дисков из сплавов типа А356.02Т6 и AA6061T6 для автомобильных колес.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе выполнения данного проекта будет разработана технология производства составного диска из литой сердцевины из сплава А356.02Т6 и деформированного обода, соединенных сваркой трением с перемешиванием, с близким к равнопрочному сварным швом. Будет изучен весь необходимый комплекс механических, которые включают статические свойства (предел текучести, предел прочности, относительное удлинение), предел усталостной выносливости, ударную вязкость, и коррозионных свойств, которые включают характеристики коррозии под напряжением и расслаивающей коррозии, необходимые для сертификации этих дисков. Кроме того, будут получены следующие практические и научные результаты, имеющие самостоятельное значение.
Практические результаты:
1) Режимы сварки трением с перемешиванием и послесварочной термической обработки, обеспечивающие максимальную прочность композитного сварного соединения А356.02Т6/AA6061T6.
2) Базы данных по механическим свойствам, которые включают статические свойства (предел текучести, предел прочности, относительное удлинение), предел усталостной выносливости, ударную вязкость, и характеристики сопротивления коррозии, включающие характеристики коррозии под напряжением и расслаивающей коррозии, композитного сварного соединения А356.02Т6/AA6061T6.
Научные результаты:
1) Закономерности структурных изменений при сварке трением с перемешиванием и послесварочной термической обработки композитного соединения А356.02Т6/AA6061T6 и их влияние на распределение частиц вторых фаз.
2) Закономерности влияния структуры и распределения частиц вторых фаз на механические свойства, которые включают статические свойства (предел текучести, предел прочности, относительное удлинение), предел усталостной выносливости, ударную вязкость, и сопротивление коррозии которые включают характеристики коррозии под напряжением и расслаивающей коррозии, соединения А356.02Т6/AA6061T6.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разработанная технология производства составного диска из литой сердцевины из сплава А356.02Т6 и деформированного обода из алюминиевого сплава АА6061Т6, соединенных сваркой трением с перемешиванием, с близким к равнопрочному сварным швом. Это позволит создавать комбинированные диски, в которых будут сочетаться привлекательный дизайн литых лучей со ступицей (диска) с высокими механическими свойствами кованого обода.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Технология производства составных дисков автомобильных колес из литых ступицы с лучами (диска) и кованого обода, которая может быть использована в автомобилестроении. Использование этой технологии для производства составных дисков с высокими механическими свойствами снизит расход материала при их изготовлении, позволит отказаться от болтовых соединений и уменьшит общую трудоемкость изготовления дисков. При этом изготавливаемые диски будут обладать уменьшенным весом по сравнению с дисками, получаемыми при помощи болтового соединения, и увеличенной прочностью по сравнению с литыми дисками. Внедрение результатов проекта позволит увеличить производство дисков, повысить их надежность, прочность и другие эксплуатационные характеристики.

Текущие результаты проекта:
Были разработаны методики подбора параметров технологических режимов досварочной термической обработки сплавов AA6061 и A356.02, обеспечивающие высокие прочностные характеристики;
Разработаны программы и методики исследования структурных характеристик сплавов AA6061T6 и A356.02T6, подвергнутых досварочной термической обработке;
Разработаны программы и методики исследования механических характеристик сплавов АА6061 и А356.02, подвергнутых досварочной термической обработке;
Выполнены работы по подбору параметров технологических режимов досварочной термической обработки сплавов АА6061 и А356.02, обеспечивающих высокие прочностные характеристики;
Проведены исследования структурных характеристик лабораторных образцов сплавов АА6061 и А356.02, подвергнутых досварочной термической обработке;
Исследованы механические характеристики лабораторных образцов сплавов АА6061 и А356.02, подвергнутых досварочной термической обработке.
Разработаны методики подбора параметров технологических режимов досварочной термической обработки сплавов AA6061 и A356.02, обеспечивающие высокие прочностные характеристики, основанные на комплексном подходе, включающем моделирование и всестороннее изучение структуры и механических свойств. Разработанная методика позволила добиться высоких прочностных свойств сплавов AA6061 и A356.02, а также собрать данные для последующего анализа структурных изменений и свойств при послесварочной термической обработки.