Streszczenie:

Metale o ultradrobnym ziarnie, tj. ziarnie o średniej wielkości poniżej 1 μm (UFG – Ultra Fine Grained) charakteryzują się zwiększonymi właściwościami mechanicznymi, które wynikają z połączonego efektu umocnienia dyslokacyjnego i zwiększenia liczby granic ziaren. Metale UFG można wytwarzać uzyskując odpowiednio duże odkształcenia plastyczne w danej objętości materiału (SPD – Severe Plastic Deformation). Dobre efekty rozdrabniania ziarna uzyskuje się, gdy odkształcanie odbywa się z dużym udziałem ścinania. Takie warunki panują przy przeciskaniu materiału przez kanał kątowy (ECAP – Equal Channel Angular Pressing). Tą metodą wytworzono strukturę UFG w prętach z miedzi M1Ez4.

ECAP jest metodą wsadową, co sprawia, że najłatwiej jest nią kształtować krótkie pręty. Zatem, aby uzyskać złożone lub długie wyroby wymagane jest łączenie półwyrobów w postaci krótkich odcinków. Spowodowało to skierowanie się w kierunku technik spajania umożliwiających łączenie metali w stanie stałym, do których należy metoda rotacyjnego zgrzewania tarciowego (RFW – Rotary Friction Welding). Zgrzewanie metali UFG nie jest procesem trywialnym ze względu na konieczność zachowania właściwości mechanicznych uzyskanych podczas ich wytwarzania. W celu zachowania właściwości mechanicznych miedzi M1E UFG postanowiono przeprowadzić proces RFW z niekonwencjonalnymi parametrami tj. z bardzo krótkim czasem tarcia (do 100 ms) oraz szybko narastającą siłą docisku. Konwencjonalne maszyny do rotacyjnego zgrzewania tarciowego nie są technologicznie przystosowane do zgrzewania w ekstremalnie krótkim czasie tarcia z dużą siłą docisku. Z tego powodu podjęto decyzję o budowie prototypowego stanowiska do zgrzewania metali UFG. Zastosowanie niekonwencjonalnych parametrów procesu na prototypowej maszynie do zgrzewania tarciowego umożliwiło połączenie prętów z miedzi M1E UFG bez znamion degradacji struktury i wytrzymałości złącza.