Υπάρχει μεγάλη ποικιλία μεθόδων συγκόλλησης. Μεταξύ αυτών είναι μια τέτοια εξωτική διαδικασία όπως η συγκόλληση με τριβή. Το χαρακτηριστικό του χαρακτηριστικό είναι η απουσία αναλώσιμων όπως ηλεκτρόδια, σύρμα συγκόλλησης, προστατευτικά αέρια. Μια μέθοδος που αναπτύχθηκε πρόσφατα κερδίζει ευρεία αποδοχή.
Ιστορικό Εμφάνισης
Η ιστορία της συγκόλλησης με τριβή ανάδευσης (FSW) ξεκίνησε το 1991. Ήταν μια καινοτόμος ανάπτυξη του British Welding Institute (TWI). Λίγα χρόνια αργότερα, η τεχνολογία χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή αεροσκαφών και πλοίων.
Οι πρώτες εταιρείες που έβαλαν τη νέα τεχνολογία σε παραγωγή ήταν η Norwegian Marine Aluminium και η αμερικανική Boeing. Χρησιμοποίησαν εξοπλισμό συγκόλλησης από την εταιρεία ESAB, η οποία ειδικεύεται στις εξελίξεις στον τομέα της συγκόλλησης περιστροφικής τριβής (PCT), στις επιχειρήσεις τους.
Από το 2003, η εταιρεία ερευνά συνεχώς τις δυνατότητες συγκόλλησης με τριβή ανάδευσης. Για παράδειγμα, υπήρχανέχουν αναπτυχθεί μέθοδοι για τη συγκόλληση κραμάτων αλουμινίου και τις τροποποιήσεις τους, που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή αεροσκαφών, πλοίων και εμπορευματοκιβωτίων σιδηροδρόμων.
Στην βιομηχανία αεροσκαφών, βρέθηκε δυνατή η αντικατάσταση των αρμών με πριτσίνια με συγκολλημένες. Επιπλέον, η ταχύτητα συγκόλλησης με τη μέθοδο FSW υπερβαίνει σημαντικά την ταχύτητα του ηλεκτρικού τόξου. Μια συγκόλληση μήκους 6 μέτρων μπορεί να σχηματιστεί σε ένα λεπτό, ενώ η συμβατική ταχύτητα συγκόλλησης είναι μόνο 0,8-2 m/min για πάχος εξαρτήματος 0,5 cm.
Η ουσία της διαδικασίας
Η ένωση μετάλλων γίνεται λόγω θέρμανσης στη ζώνη συγκόλλησης με τη μέθοδο της τριβής. Το κύριο εργαλείο συγκόλλησης της συγκόλλησης με τριβή ανάδευσης είναι μια μεταλλική ράβδος, που αποτελείται από δύο μισά: ένα κολάρο και έναν ώμο.
Με το προεξέχον τμήμα της, η περιστρεφόμενη ράβδος βυθίζεται στο υλικό, προκαλώντας ισχυρή θέρμανση. Η τροφοδοσία του περιορίζεται από τον ώμο, χωρίς να επιτρέπει τη διέλευση του τεμαχίου προς συγκόλληση. Στη ζώνη θέρμανσης, το υλικό αυξάνει σημαντικά την πλαστικότητά του και, πιέζοντας προς τα κάτω από τον ώμο, σχηματίζει μια ενιαία μάζα.
Το επόμενο βήμα είναι η κίνηση της ράβδου κατά μήκος της συγκολλημένης ζώνης. Προχωρώντας προς τα εμπρός, ο ώμος αναμειγνύει τη θερμαινόμενη μεταλλική μάζα, η οποία, αφού κρυώσει, σχηματίζει μια ισχυρή σύνδεση.
Τι επηρεάζει την ποιότητα του STP
Η συγκόλληση με τριβή ανάδευσης είναι μια διαρκώς εξελισσόμενη διαδικασία. Αλλά ήδη υπάρχουν αρκετές παράμετροι που επηρεάζουν την ποιότητα της σύνδεσης:
- Δύναμη που δημιουργείται από το εργαλείο.
- Ποσοστό ροήςκεφαλή συγκόλλησης.
- Η αξία του ώμου.
- Η περιφερειακή ταχύτητα περιστροφής της ράβδου.
- Γωνία κλίσης.
- Δύναμη τροφοδοσίας της ράβδου.
Ο χειρισμός των χαρακτηριστικών της συγκόλλησης σας επιτρέπει να επιτύχετε τη σύνδεση ανόμοιων μετάλλων. Για παράδειγμα, αλουμίνιο και λίθιο. Το λίθιο, λόγω της χαμηλής πυκνότητάς του και της υψηλής αντοχής του, μπορεί να λειτουργήσει ως κράμα εξαρτημάτων από κράμα αλουμινίου, γεγονός που επιτρέπει τη χρήση αυτής της τεχνολογίας στην αεροδιαστημική βιομηχανία.
Η συγκόλληση με τριβή ανάδευσης μπορεί εύκολα να αντικαταστήσει τη σφυρηλάτηση, τη σφράγιση, τη χύτευση, όταν χρησιμοποιούνται για την παραγωγή εξαρτημάτων από μέταλλα που δύσκολα ταιριάζουν. Για παράδειγμα, χάλυβες με δομή ωστενίτη και περλίτη, χάλυβες από αλουμίνιο ή μπρούτζο.
Σε ποιες περιοχές χρησιμοποιείται
Βιομηχανίες όπως η αυτοκινητοβιομηχανία εργάζονται συνεχώς για το πώς να αυξήσουν τις ιδιότητες αντοχής του προϊόντος μειώνοντας ταυτόχρονα το βάρος του. Από αυτή την άποψη, υπάρχει μια συνεχής εισαγωγή νέων υλικών που προηγουμένως δεν ήταν χαρακτηριστικά λόγω της πολυπλοκότητας της επεξεργασίας. Όλο και περισσότερο, δομικά στοιχεία, όπως υποπλαίσια και μερικές φορές ολόκληρα σώματα κατασκευάζονται από αλουμίνιο ή συνδυασμό αλουμινίου.
Έτσι, το 2012, η Honda εφάρμοσε την κατασκευή πρόσθετων και τη συγκόλληση με τριβή ανάδευσης για την παραγωγή υποπλαισίων για τα οχήματά της. Εισήγαγαν έναν συνδυασμό χάλυβα και αλουμινίου.
Μπορεί να προκληθεί καύση μεταλλικών φύλλων κατά την παραγωγή συγκολλήσεων αμαξώματος από αλουμίνιο. Αυτή η έλλειψη στερείται STP. εκτός αυτούΗ κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας μειώνεται κατά 1,5-2 φορές, το κόστος των αναλωσίμων όπως το σύρμα συγκόλλησης, τα προστατευτικά αέρια μειώνεται.
Εκτός από την παραγωγή αυτοκινήτων, το STP χρησιμοποιείται στους ακόλουθους τομείς:
- Οικοδομική βιομηχανία: δοκοί στήριξης αλουμινίου, ανοίγματα γεφυρών.
- Σιδηροδρομικές μεταφορές: πλαίσια, τροχοφόρα, βαγόνια.
- Ναυπηγική κατασκευή: διαφράγματα, δομικά στοιχεία.
- Αεροσκάφος: δεξαμενές καυσίμων, εξαρτήματα ατράκτου.
- Βιομηχανία τροφίμων: διάφορα δοχεία για υγρά προϊόντα (γάλα, μπύρα).
- Ηλεκτρική παραγωγή: περιβλήματα κινητήρα, παραβολικές κεραίες.
Εκτός από τα κράματα αλουμινίου, η συγκόλληση με τριβή ανάδευσης χρησιμοποιείται για τη λήψη ενώσεων χαλκού, για παράδειγμα, στην παραγωγή χάλκινων δοχείων για τη διάθεση αναλωμένου ραδιενεργού καυσίμου.
Πλεονεκτήματα STP
Η μελέτη του FSW κατέστησε δυνατή την επιλογή τρόπων συγκόλλησης κατά την ένωση διαφορετικών ομάδων κραμάτων. Παρά το γεγονός ότι αρχικά το FSW αναπτύχθηκε για να λειτουργεί με μέταλλα με χαμηλό σημείο τήξης, όπως το αλουμίνιο (660 ° C), αργότερα άρχισε να χρησιμοποιείται για την ένωση νικελίου (1455 ° C), τιτανίου (1670 ° C), σιδήρου (1538 ° C).
Η έρευνα δείχνει ότι η συγκόλληση που λαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο αντιστοιχεί πλήρως στη δομή της με το μέταλλο των προς συγκόλληση εξαρτημάτων και έχει υψηλότερους δείκτες αντοχής, χαμηλότερο κόστος εργασίας και χαμηλή υπολειμματική παραμόρφωση.
Σωστόο επιλεγμένος τρόπος συγκόλλησης εγγυάται τη συμμόρφωση του υλικού συγκόλλησης και του μετάλλου που συγκολλάται σύμφωνα με τους ακόλουθους δείκτες:
- δύναμη κόπωσης:
- αντοχή σε κάμψη και εφελκυσμό;
- σκληρότητα.
Πλεονεκτήματα έναντι άλλων τύπων συγκόλλησης
Το STP έχει πολλά πλεονεκτήματα. Μεταξύ αυτών:
- Μη τοξικό. Σε αντίθεση με άλλες ποικιλίες, δεν υπάρχει καύση ηλεκτρικού τόξου, λόγω της οποίας το λιωμένο μέταλλο εξατμίζεται στη ζώνη συγκόλλησης.
- Αυξημένη ταχύτητα σχηματισμού ραφών, με αποτέλεσμα ταχύτερους χρόνους κύκλου.
- Μείωση του κόστους ενέργειας στο μισό.
- Δεν χρειάζεται περαιτέρω επεξεργασία της συγκόλλησης. Το εργαλείο τριβής ανάδευσης σχηματίζει τέλεια συγκόλληση χωρίς να χρειάζεται απογύμνωση.
- Δεν χρειάζεται πρόσθετα αναλώσιμα (σύρμα συγκόλλησης, βιομηχανικά αέρια, ροές).
- Η δυνατότητα απόκτησης μεταλλικών αρμών που δεν είναι διαθέσιμες για άλλους τύπους συγκόλλησης.
- Δεν απαιτείται ειδική προετοιμασία των άκρων συγκόλλησης, εκτός από τον καθαρισμό και την απολίπανση.
- Λήψη ομοιογενούς δομής συγκόλλησης χωρίς πόρους, με αποτέλεσμα ευκολότερο ποιοτικό έλεγχο, ο οποίος ρυθμίζεται για συγκόλληση με τριβή ανάδευσης GOST R ISO 857-1-2009.
Πώς ελέγχεται η ποιότητα μιας συγκόλλησης
Η ποιότητα της συγκόλλησης ελέγχεται με δύο τύπους ελέγχου. Το πρώτο περιλαμβάνει την καταστροφή του πρωτοτύπου που προκύπτει απόσύνδεση δύο μερών. Το δεύτερο επιτρέπει την επαλήθευση χωρίς καταστροφή. Χρησιμοποιούνται μέθοδοι όπως οπτικός έλεγχος, ακοομετρική εξέταση. Βοηθά στον προσδιορισμό της παρουσίας πόρων και ανομοιογενών εγκλεισμάτων που υποβαθμίζουν τα χαρακτηριστικά της ραφής. Τα αποτελέσματα του ελέγχου ήχου είναι ένα διάγραμμα που δείχνει καθαρά τα σημεία όπου η ακουστική ηχώ αποκλίνει από τον κανόνα.
Μειονεκτήματα της μεθόδου
Με πολλά πλεονεκτήματα, η μέθοδος συγκόλλησης με τριβή έχει συνοδευτικά μειονεκτήματα:
- Έλλειψη κινητικότητας. Το STP περιλαμβάνει τη σύνδεση σταθερών εξαρτημάτων, άκαμπτα στερεωμένων στο χώρο. Αυτό επιβάλλει ορισμένες ιδιότητες στον εξοπλισμό συγκόλλησης με τριβή ανάδευσης, όπως η ακινησία.
- Χαμηλή ευελιξία. Ο ογκώδης εξοπλισμός έχει διαμορφωθεί για να εκτελεί τον ίδιο τύπο λειτουργιών. Από αυτή την άποψη, οι συσκευές συγκόλλησης έχουν σχεδιαστεί για συγκεκριμένες εργασίες. Για παράδειγμα, για συγκόλληση πλευρικών τοιχωμάτων αυτοκινήτου σε έναν μεταφορέα και για τίποτα άλλο.
- Η ραφή συγκόλλησης έχει ακτινωτή δομή. Από αυτή την άποψη, με ορισμένους τύπους παραμόρφωσης ή όταν το εξάρτημα λειτουργεί σε επιθετικό περιβάλλον, μπορεί να συσσωρευτεί κόπωση συγκόλλησης.
Ποικιλίες STP σύμφωνα με την αρχή της δράσης
Οι διαδικασίες συγκόλλησης με βάση την τριβή μπορούν να χωριστούν σε διάφορους τύπους:
- Γραμμική τριβή. Η ουσία της μεθόδου είναι να αποκτήσετε μια μόνιμη σύνδεση όχι ως αποτέλεσμα της δράσης ενός περιστρεφόμενου άκρου, αλλά λόγω της κίνησης των εξαρτημάτων μεταξύ τους. Δρώντας στην επιφάνεια στο σημείο επαφής δημιουργούντριβές και κατά συνέπεια υψηλές θερμοκρασίες. Υπό πίεση, τα γειτονικά μέρη λιώνουν και σχηματίζεται συγκολλημένος σύνδεσμος.
- Ακτινική συγκόλληση. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για την παραγωγή εμπορευματοκιβωτίων μεγάλης διαμέτρου, σιδηροδρομικών δεξαμενών. Συνοψίζεται στο γεγονός ότι οι αρμοί των εξαρτημάτων θερμαίνονται από έναν περιστρεφόμενο δακτύλιο ντυμένο στο εξωτερικό. Με την τριβή, προκαλεί μια θερμοκρασία κοντά στο σημείο τήξης. Παράδειγμα επιχείρησης που χρησιμοποιεί αυτή την τεχνολογία είναι η Sespel, κατασκευαστής βυτιοφόρων αυτοκινήτων Cheboksary. Η συγκόλληση με τριβή ανάδευσης καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της εργασίας συγκόλλησης.
- Συγκόλληση καρφιών. Αυτή η ποικιλία αντικαθιστά τη σύνδεση του πριτσινιού. Αυτός ο τύπος χρησιμοποιείται για επικαλυπτόμενες συνδέσεις. Ο περιστρεφόμενος πείρος στο σημείο επαφής θερμαίνει τα προς συγκόλληση μέρη. Από την υψηλή θερμοκρασία, συμβαίνει τήξη, και ο πείρος διεισδύει στο εσωτερικό. Αν κρυώσει, δημιουργείται μια ισχυρή μόνιμη σύνδεση.
Ποικιλίες STP ανά επίπεδο δυσκολίας
Οι εργασίες συγκόλλησης που εκτελούνται με τριβή μπορούν να χωριστούν σε επίπεδες και ογκομετρικές. Η κύρια διαφορά μεταξύ αυτών των ποικιλιών είναι ότι στην πρώτη περίπτωση, η συγκόλληση σχηματίζεται σε δισδιάστατο χώρο και στη δεύτερη - σε τρισδιάστατο χώρο.
Έτσι, για επίπεδες αρθρώσεις, ο κατασκευαστής εξοπλισμού συγκόλλησης ESAB έχει αναπτύξει τη μηχανή 2D LEGIO. Είναι ένα προσαρμόσιμο σύστημα συγκόλλησης με τριβή ανάδευσης για διάφορα μη σιδηρούχα μέταλλα. Διαφορετικές ομάδες μεγέθουςΟ εξοπλισμός σάς επιτρέπει να συγκολλάτε εξαρτήματα μικρών και μεγάλων μεγεθών. Σύμφωνα με τη σήμανση, ο εξοπλισμός LEGIO έχει πολλές διατάξεις, οι οποίες διαφέρουν ως προς τον αριθμό των κεφαλών συγκόλλησης, την ικανότητα συγκόλλησης σε πολλές αξονικές κατευθύνσεις.
Υπάρχουν τρισδιάστατα ρομπότ για εργασίες συγκόλλησης με πολύπλοκες θέσεις στο διάστημα. Τέτοιες συσκευές εγκαθίστανται σε μεταφορείς αυτοκινήτων, όπου απαιτούνται συγκολλήσεις πολύπλοκης διαμόρφωσης. Ένα παράδειγμα τέτοιων ρομπότ είναι το Rosio της ESAB.
Συμπέρασμα
Το STP συγκρίνεται ευνοϊκά με τους παραδοσιακούς τύπους συγκόλλησης. Η ευρεία χρήση του δεν υπόσχεται μόνο οικονομικά οφέλη, αλλά και τη διατήρηση της υγείας των ανθρώπων που εργάζονται στην παραγωγή.
