Pri zváraní je rotujúci nástroj so špeciálne upraveným hrotom a ramenom vtláčaný do rozhrania zváraných kovov. Ohrev nastáva v dôsledku trenia a plastickej deformácie materiálov.
Poznatky zo zvárania metódou FSW
Dostupné informácie ohľadom zvárania FSW zliatin na báze Mg sú obmedzené. Z uvedeného dôvodu je preto dôležité sledovať súčasný stav v oblasti zvariteľnosti týchto kovov. Na South China University of Technology boli vyhotovené zvary kombinovaných kovov. Použila sa Al zliatina s označením 5052 s Mg zliatinou AZ 31 hrúbky 6 mm. V porovnaní so základným materiálom bola mikroštruktúra oblasti premiešania výrazne zjemnená.
Zvary bez prítomnosti defektov boli vyhotovené pri otáčkach nástroja 600 ot/min a rýchlosti zvárania 40 mm/min. Veľkosť zrna v oblasti premiešania dosahovala hodnoty z intervalu 100 až 300 nm.
V uvedenom prípade bol pri zváraní použitý špeciálny Cu blok s kontinuálnou cirkuláciou tekutého dusíka, čo zabezpečilo zvýšenie rýchlosti ochladzovania. Zjemnenie zrna bolo dokumentované aj pri zváraní vysokopevnej ocele DP 590, hrúbky 1,6 mm. Zjemnenie zrna nastalo v dôsledku dynamickej rekryštalizácie austenitu. Štúdie sa zaoberajú aj tokom materiálu a vývojom štruktúry pri zváraní Mg zliatiny AZ 31 metódou FSW. Bolo zistené, že rameno nástroja má výrazný vplyv na tok materiálu v hornej časti zvarov. Materiál najskôr prechádza komplexnou deformáciou vyplývajúcou z kombinovaného vplyvu rotujúceho ramena a hrotu nástroja.
Známe sú aj experimenty z oblasti hybridného zvárania laser – FSW s použitím ďalšieho kovu (Ni fólia) za úcelom eliminácie tvorby intermetalických fáz na báze Al-Mg. Zvárané boli kovy AZ31 a Al zliatina s označením A6061-T6. Hrúbky základných kovov boli 4 mm. V ďalšom prípade boli pri zváraní FSW zliatiny AZ31 v TMOO a v oblasti premiešania pozorované rovnoosé zrná.
Hrúbka zváraného materiálu bola 2 mm. Nástroj bol vyrobený z ocele H13. Veľkosť zrna v oblasti premiešania klesala so zvyšovaním rýchlosti zvárania v dôsledku nižšieho tepelného príkonu.
Väčšina zvarov vyhotovených na zliatine AZ31, hrúbky 4,95 mm bola pri skúške ťahom porušená na rozhraní medzi oblasťou premiešania a TMOO na postupujúcej strane zvaru. Výskum bol realizovaný aj v oblasti vyhotovovania preplátovaných FSW spojov. Wei et al. realizovali zváranie Mg zliatiny AZ 31 s nehrdzavejúcou oceľou SUS302.
Chowdhury a kolektív sa zaoberali hodnotením vplyvu druhu závitu na únavovú pevnosť zvarov vyhotovených na zliatine AZ 31. Boli použité dva nástroje s rôznymi hrotmi. Jeden hrot mal vyhotovený pravotočivý závit a druhý ľavotočivý. Únavová pevnosť spojov bola vyššia v prípade zvarov vyhotovených nástrojom s ľavotočivým závitom. V spolupráci JWRI (Joining and Welding Research Institute), Osaka University a Harbin Institute of Technology boli analyzované zvary kombinácie Mg zliatin AZ 31 a AZ 80 (hrúbky 3 mm).
Skupina okolo Kannana študovala náchylnosť na korózne praskanie pod napätím plechu zo zliatiny AZ31 zváraného metódou FSW. Výsledky poukázali na vyššiu odolnosť zvaru proti koróznemu praskaniu v porovnaní so samotným základným materiálom. Pri testovaní v koróznom prostredí vznikla trhlina v oblasti premiešania, kým u vzoriek skúšaných na vzduchu boli trhliny pozorované v TMOO.
Záver
Príspevok poskytuje stručný prehľad z oblasti zvárania metódou FSW horčíkových zliatin. Uvedené materiály sa dostávajú čoraz do popredia, vďaka svojim fyzikálnym a iným vlastnostiam. Dominujúcim je pomer pevnosti ku hmotnosti. V rámci výskumu na Katedre zvárania MTF STU bolo úspešne vyriešené zváranie explóziou Mg zliatiny s hliníkom. V budúcnosti bude pozornosť zameraná na zváranie a zvariteľnosť rôznych druhov Mg zliatin tak v pevnom stave ako aj tavnými technológiami, či spájkovaním. Na základe literárnej rešerše sa ako veľmi perspektívna javí Mg zliatina s označením AZ 31. Konkrétny výskum bude realizovaný v spolupráci s VÚZ-PI SR Bratislava, ktorý disponuje s novo inštalovaným zariadením na zváranie metódou FSW z Číny.
TEXT: Miroslav Sahul a kol. FOTO: archív redakcie
Spoluautori: Tomáš Kupec, Tomáš Kramár, Jozef Ondruška, MTF, katedra zvárania, STU v Trnave. Školitel: Prof. Ing. Milan Turňa, CSc.
Poďakovanie:
Príspevok je realizovaný s podporou Grantovej agentúry VEGA MŠVVŠ SR a SAV, projekt č. 1/0842/09.
