Сварка сопротивлением сплава системы медь–алюминий с эффектом памяти формы

Abstract

Перспективной заменой дорогостоящим сплавам с эффектом памяти формы (СЭПФ ) системы Ti–Ni в крепежных изделиях, активаторах термоавтоматики и сверхупругих элементах приборов служат СЭПФ на основе системы Cu–Al. Поэтому приобрела актуальность проблема соединения последних в различных сочетаниях с подобным материалом и другими конструционными металлами. Основным требованием к таким соединениям, кроме прочности, является сохранение функциональных характеристик, а именно, температурного диапазона восстановления формы при термоупругом мартенситном превращении. Исследовалась свариваемость сплава системы Cu–Al в виде фольги толщиной 0,05 мм, ленты толщиной 0,3 мм и проволоки диаметром 1,0 мм методами точечной и стыковой конденсаторной сварки и показано, что при импульсном сварочном нагреве в соединениях с прочностью на разрыв, соответствующей прочности основного металла, сохраняются функциональные характеристики вблизи места сварки. Металлографические исследования показали рекристаллизацию исходного крупнокристаллического металла в зоне сварочного нагрева с образованием мелкокристаллической структуры как в соединениях в твердом состоянии, так и вокруг литого ядра при точечной сварке ленты толщиной 0,3 мм. Получены удовлетворительные стыковые соединения СЭПФ и медной проволоки.

Cu-Al based shape-memory alloys (SMA) are an attractive replacement for expensive SMA of Ti-Ni system in fasteners, thermal automatic device activators, and superelastic elements of instrumentation. Therefore, the problem of joining the latter in different combinations with similar material and other structural metals has become urgent. The main requirement to such joints, in addition to strength, is preservation of functional characteristics, namely temperature range of shape restoration at thermoelastic martensite transformation. Weldability of Cu-Al alloys in the form of 0.05 mm thick foil, 0.3 mm thick strip and 1 mm diameter wire by spot and butt capacitor-type welding was studied, and it was shown that at pulsed welding heating the functional characteristics in the welding area are preserved in joints with rupture strength, corresponding to the respective base metal strength. Metallographic examination showed recrystallization of the initial coarse-crystalline metal in welding heating zone with formation of fine-crystalline structure, both in the solid-state joints and around the cast nugget in spot welding of 0.3 mm strip. Sound butt joints of SMA and copper wire were produced.