Один из новейших способов сварки — сварка трением с перемешиванием (FSW) — привлекает внимание исследователей к изучению особенностей структуры металла шва и его механических свойств. Основой данной технологии является трение вращающегося цилиндрического инструмента особой формы между двух соединенных торцами или внахлест пластинами металла. В результате трения скольжения осуществляется фрикционный нагрев и массоперенос металла, которые обеспечивают прочное соединение двух пластин металла [1].
Структура сварного соединения, обусловленная спецификой протекания процесса пластического течения материала, не имеет аналогов и является свободной от дефектов, присущих сварным соединениям, полученным плавлением. Так как сварной шов образуется при температурах ниже температуры плавления металла, то можно получать неразъемные соединения даже тех сплавов, которые обычными способами сварки невозможно получить. Из многочисленных исследований известно, что структура FSW-соединения является слоистой, получившей свое название onion ring из-за характерного кольцеобразного строения [2]. Мелкозернистая структура центральной части сварного шва, наблюдаемая при сварке трением с перемешиванием (СТП) различных материалов, вызывает определённый интерес исследователей, так как единого мнения о природе ее формирования до сих пор не существует. Изучение этой структуры необходимо для накопления экспериментальных данных по сварке трением с перемешиванием для выявления механизмов структурообразования в зоне сварного соединения.
В работе было выполнено исследование сварного соединения алюминиево-магниевого сплава AMг5M, полученного методом FSW-пластин толщиной 5,0 мм на промышленном предприятии «Сеспель». Режимы сварки, принятые на предприятии, были следующие: скорость вращения инструмента — 560 об./мин., подача — 500 мм/мин. По данным литературных источников [3], температурные условия нагрева в большей степени определяются скоростью вращения сварочного инструмента. Образцы вырезали электроэрозионным способом, поверхность образца соответствовала поперечному сечению сварного шва и готовилась методом последовательного шлифования, полирования и химического травления. Измерение зеренной структуры проводили в соответствии с ГОСТ 5639 на микроскопе МЕТАМ ЛВ-31 при увеличении 200 крат и атомно-силовом микроскопе Solver P47-H. Измерения микротвердости проводили на микротвердомере ПМТ-3М при нагрузке 0,5 Н. Количественные оценки (средний размер зерен, среднее значение твердости) выполнялись с применением стандартных методов [4].