Badania spajania materiałów w układzie miedź – aluminium przy wykorzystaniu metody wyciskania bocznego wspomaganego tarciem

W artykule przedstawiono wyniki badań nowej metody spajania materiałów na zimno w układzie miedź – aluminium przy wykorzystaniu metody wyciskania bocznego wspomaganego tarciem. Metoda spajania polega na wyciskaniu bocznym umieszczonych wewnątrz pojemnika dwóch wsadów. W skutek połączenia siły osiowo działającej na wsad oraz siły tarcia generowanej przez obrotową tarczę następuje wyciśnięcie i po- łączenie dwóch materiałów. Cykl badań prowadzony był przy zmiennych prędkościach obrotowych: 8, 28 obr/min, przy dwóch wartościach siły wciskającej 31, 126 kN oraz przy trzech położeniach wsadu. Materiał spajany poddano odkształceniu ze stopniem przerobu λ=8. W badaniach wykorzystano miedź elektrolityczną M1E (99,9% Cu) oraz czyste aluminium 1050 (99,9 Al), dla których przebadano możliwość uzyskania połączenia z innymi stopami aluminium. Trwałe spojenie profili oraz jakość ich powierzchni uzyskano przy dużych prędkościach obrotowych i maksymalnej sile wciskającej wsad w obrotową tarczę. Istotny wpływ na uzyskanie spojenia profilu ma również ustawienie wsadu w pojemniku, trwałe spojenie uzyskano przy ustawieniu aluminium jako pierwsze względem kierunku obrotu tarczy. Ustawienie wsadu w tym położeniu gwarantuje uzyskanie trwałego połączenia profilu oraz wysoką jakość powierzchni. Dla uzyskanych połączeń wykonano obserwacje mikroskopowe oraz wykonano test jakości uzyskanego połączenia. Obserwacje mikroskopowe oraz test jakości wykonano na profilach uzyskanych w parametrach procesu: 28 obr/min tarczy oraz sile wciskającej równej 126 kN.

This article presents the test results of a new cold bonding method in a copper – aluminum system using friction-assisted lateral extrusion. The bonding method is based on lateral extrusion of two stocks placed inside a container. As a result of the combination of axial forces acting on the stock and friction generated by the rotating disk, the two materials are extruded and bonded. The testing cycle was conducted at different rotational speeds: 8, 28 rpm, at two values of pressing force 31, 126 kN, and at three stock positions. The bonded material was subjected to deformation with a degree of processing λ=8. M1E electrolytic copper (99.9% Cu) and pure 1050 aluminum (99.9% Al) were used in tests, and the possibility of achieving bonding with other aluminum alloys was tested for these materials. Permanent bonding of sections and their surface quality were obtained at high rotational speeds and at the maximum force pressing the stock into the rotating disk. The stock's position in the container also had a significant impact on bonding of the section, and permanent bonding was achieved when aluminum was positioned first relative to the direction of the disk's rotation. This position of the stock guarantees achievement of permanent bonding of the section as well as high surface quality. Obtained bonds were observed under a microscope, and a quality test of the obtained bond was performed. Observations under a microscope and the quality test were also performed for sections obtained with process parameters: 28 rpm of disk and pressing force equal to 126 kN.