Мониторинг образования несполошностей методом акустической эмиссии в процессе сварки трением с перемешиванием

А.В. Левихина; В.Е. Рубцов; Е.А. Колубаев

doi:10.14258/izvasu(2017)4-06

А.В. Левихина Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск, Россия) Email: lev@ispms.ru
В.Е. Рубцов Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск, Россия) Email: rvy@ispms.ru
Е.А. Колубаев Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск, Россия) Email: rvy@ispms.ru

https://doi.org/10.14258/izvasu(2017)4-06

Ключевые слова: сварка трением с перемешиванием, пластическая деформация, неразрушающий контроль, акустическая эмиссия.

Аннотация

Рассматривается возможность применения метода акустической эмиссии в качестве онлайн-мониторинга процесса сварки трением с перемешиванием. В качестве свариваемого материала использовали листовой прокат плакированного алюминиевого сплава А2024 толщиной 5 мм. Для формирования дефектной структуры сварка осуществлялась с отклонением от оптимального режима. Показано, что акустическая эмиссия в режиме реального времени позволяет идентифицировать наличие дефектов сварного шва, а также их локализацию. В качестве информативных параметров предложено использовать энергию акустического сигнала и медианную частоту. Энергия акустических сигналов, записанных в ходе сварки, позволяет выделить четыре стадии процесса: процесс начального взаимодействия инструмента со свариваемым материалом, вход инструмента на всю толщину материала, формирование сварного соединения и выход инструмента. Для выявления корреляционных связей между дефектной структурой сварных соединений и характеристиками сигналов акустической эмиссии, полученных во время сварки, применялась методика расчета медианной частоты с использованием оконного преобразования Фурье. Показано, что в области формирования несплошности происходит существенное увеличение медианной частоты, что связывается с ухудшением условий конвективного переноса свариваемого материала вокруг инструмента.

DOI 10.14258/izvasu(2017)4-06

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

А.В. Левихина, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск, Россия)

инженер лаборатории контроля качества материалов и конструкций

В.Е. Рубцов, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск, Россия)

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории физики упрочнения поверхности

Е.А. Колубаев, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск, Россия)

доктор технических наук, заведующий лабораторией контроля качества материалов и конструкций

Литература

Колубаев Е.А. Исследование микроструктуры сварных швов алюминиевых сплавов, полученных сваркой трением с перемешиванием // Известия высших учебных заведений. Физика. — 2014. — Т. 57, №10.

Рубцов В.Е., Колубаев А.В. Влияние тепловыделения, обусловленного пластической деформацией, на поведение материала в поверхностном слое при трении скольжения // Трение и износ. — 2009. — Т. 30, № 5.

Рубцов В. Е., Тарасов С. Ю., Колубаев Е. А., Гню-сов С. Ф. Использование методов неразрушающего контроля для диагностики дефектов в сварных швах, полученных сваркой трением с перемешиванием // Контроль. Диагностика. — 2015. — № 2. DOI: 10.14489/td.2015.02. pp.051-058

Mishra R.S., Mahoney M. Friction stir welding and processing // ASM International. — 2007.

Шипша В.Г., Молодкин А.Д., Величко А.С., Михеев В.И. Вихретоковый контроль сварных соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием // В мире неразрушающего контроля. — 2011. — №2 (52).

Luis S. Rosado, Telmo G. Santos, Moises Piedade, Pedro M. Ramos, Pedro Vilaja. Advanced technique for non-destructive testing of friction stir welding of metals // Measurement. — 2010. — №43.

Грешников В.А., Дробот Ю.Б. Акустическая диагностика. — М., 1976.

Гомера В.П., Нефедьев Е.Ю., Смирнов А.Д., Ковалев Д.Н. Применение метода акустической эмиссии для контроля качества сварного шва в процессе его изготовления // Современное машиностроение. Наука и образование. — 2016. — №5.

Gu Hongping, Duley W.W. A statistical approach to acoustic monitoring of laser welding // Journal of physics D: Applied Physics. — 1996. — V. 29, №3.

Hao Zeng, Zude Zhou, Youping Chen, Hong Luo, Lunji Hu. Wavelet analysis of acoustic emission signals and quality control in laser welding // Journal of Laser Applications. — 2001. — №13 [Electronic resourse]. — URL: http://dx.doi. org/10.2351/1.1386799

Мокрицкий Б.Я. Акустическая эмиссия как способ оценки свойств инструментальных материалов // Вестник машиностроения. — 2010. — №10.

Zeng W.M., Wu H.L., Zhang J. Effect of tool wear on microstructure, mechanical properties and acoustic emission of friction stir welded 6061 Al alloy // Acta Metallurgica Sinica. — 2006. — V 19, №1. DOI: 10.1016/S1006-7191(06)60018-5.

Рубцов В.Е., Колубаев Е.А., Колубаев А.В., Попов В.Л. Использование акустической эмиссии для анализа процессов изнашивания при трении скольжения // Письма в журнал технической физики. — 2013. — Т. 39. — №4.