Це зварювання тертям!
Давайте сьогодні познайомимося!
Технологію зварювання тертям із перемішуванням винайшов Британський інститут зварювання (TWI) у 1991 році. Наступного року він подав заявку на патент на винахід у Великобританії, а також подав заявку на патентний захист у різних країнах світу. З моменту захисту та оприлюднення патенту технологія зварювання тертям із перемішуванням набула все більш широкого застосування в першу чергу в області легких металевих конструкцій, таких як алюмінієві та магнієві сплави. Він також досяг певного розвитку в області матеріалів з високою температурою плавлення.
На додаток до переваг звичайної технології зварювання тертям, зварювання тертям з перемішуванням також можна з’єднати в різних формах з’єднання та в різних положеннях зварювання. Норвегія створила перше в світі комерційне обладнання для зварювання тертям із перемішуванням, яке може зварювати алюмінієві корабельні пластини товщиною 3-15 мм і розміром 6×16; у 1998 році Космічна та оборонна лабораторія компанії Boeing у Сполучених Штатах представила технологію зварювання тертям із перемішуванням, використовуючи її для зварювання певних компонентів ракет; McDonnell Douglas також використовує цю технологію для виготовлення паливних баків для своєї ракети-носія Delta.
Метод зварювання тертям з перемішуванням такий самий, як звичайне зварювання тертям. Зварювання тертям із перемішуванням також використовує тепло тертя та тепло пластичної деформації як джерела зварювального тепла. Різниця полягає в тому, що в процесі зварювання тертям з перемішуванням циліндр або голка для перемішування іншої форми (наприклад, різьбовий циліндр) вставляється в з’єднання заготовки, а високошвидкісне обертання зварювальної головки змушує її тертися об зварювальний матеріал заготовки. В результаті температура матеріалу в місці з’єднання підвищується і розм’якшується. У той же час, для завершення зварювання до матеріалу застосовується тертя з перемішуванням. Процес зварювання показаний на малюнку «Схема зварювання тертям з перемішуванням». У процесі зварювання заготовка повинна бути жорстко закріплена на підкладці, край зварювальної головки обертається з великою швидкістю, а шов по краю заготовки переміщується відносно заготовки. Виступаюча частина зварювальної головки простягається в матеріал для тертя та перемішування. Плече зварювальної головки треться об поверхню заготовки, щоб виробити тепло, і використовується для запобігання переливу пластикового матеріалу, і в той же час він може видалити поверхневу оксидну плівку.
Під час процесу зварювання голка для перемішування входить у з’єднання заготовки, обертаючись. Тепло тертя між обертовою головкою для перемішування (головним чином плечем вала) і деталлю призводить до того, що матеріал перед зварювальною головкою зазнає сильної пластичної деформації, а потім, коли зварювальна головка рухається, сильно пластично деформований матеріал поступово осідає за головкою для перемішування , утворюючи зварювальний шов з перемішуванням тертям. Зварювання тертям з перемішуванням не пред'являє високих вимог до обладнання. Основними вимогами є обертовий рух зварювальної головки та відносний рух заготовки. Навіть фрезерний верстат може легко задовольнити вимоги для стикового зварювання невеликих плоских пластин. Однак жорсткість зварювального обладнання та пристосувань надзвичайно важлива. Змішувальна головка, як правило, виготовляється з інструментальної сталі, а довжина зварювальної головки зазвичай трохи коротша за необхідну глибину зварювання. Слід зазначити, що зварювальний шов тертям із перемішуванням закінчується замковою щілиною на кінцевому кінці. Зазвичай замкову щілину можна вирізати або заклеїти іншими методами зварювання. У відповідь на проблему замкової щілини була успішно розроблена телескопічна змішувальна головка, яка не залишає зварювальний замковий отвір після зварювання.
додаток
Під час процесу зварювання не потрібні інші зварювальні матеріали, такі як зварювальні стрижні, зварювальний дріт, флюс і захисні гази. Єдине, що витрачається, це зварювальна мішалка.
Зварювання тертям з перемішуванням успішно застосовується при з'єднанні кольорових металів. Однак через обмеження характеристик методу зварювання він обмежений зварюванням простих конструкційних компонентів, таких як прямі конструкції або циліндричні конструкції, і заготовка повинна мати хорошу опору або прокладку. В принципі, зварювання тертям з перемішуванням можна використовувати для зварювання в різних положеннях, таких як плоске зварювання, вертикальне зварювання, зварювання зверху та зварювання вниз; він може виконати різні форми зварювання з’єднань, таких як стикові з’єднання, кутові з’єднання та з’єднання внапуск, і навіть конструкції різної товщини. З'єднання з багатошаровими матеріалами також може здійснюватися для зварювання різнорідних металевих матеріалів.
Крім того, зварювання тертям з перемішуванням, як метод твердофазного зварювання, спричиняє невелике забруднення навколишнього середовища до та під час зварювання. Заготівля не вимагає суворих вимог щодо очищення поверхні та підготовки перед зварюванням. Тертя та перемішування під час процесу зварювання можуть видалити оксидну плівку на поверхні зварювання, і під час процесу зварювання не буде диму чи бризок. При цьому рівень шуму низький. Оскільки зварювання тертям з перемішуванням залежить лише від обертання та руху зварювальної головки для поступового зварювання всього зварного шва, воно є більш енергозберігаючим, ніж зварювання плавленням або навіть звичайне зварювання тертям.
Оскільки підведення тепла під час зварювання тертям з перемішуванням менше, ніж під час зварювання плавленням, плавлення металу в місці з’єднання не відбувається. Це твердотільний процес зварювання, який зберігає металургійні властивості основного металу в сплаві та може зварювати композитні матеріали з металевою матрицею та швидко тверднути. Матеріали, які можуть викликати побічні реакції при використанні для зварювання плавленням.
Основні галузі промисловості включають аерокосмічну, оборонну промисловість, суднобудування, залізниці та автомобільні дороги, автомобілебудування та електронну промисловість.
