Сварка трением

Сварка трением, или фрикционная сварка, была изобретена во второй половине 50-ых годов двадцатого века в советском союзе. Для нагревания металла применяется тепло, выделяемое при интенсивном трении прижатых друг к другу деталей. Метод выделяется обычностью, экологичностью и небольшой энергоемкостью. Так можно сваривать даже разные металлы и сплавы, не соединимые иными вариантами.

Рабочий принцип

Технология сварки при помощи трения находится особняком среди других методов сварки. Для нагревания свариваемых деталей применяется тепло, выделяемое при трении заготовок друг о дружку.

Очень популярно применение трения вращения, при этом крутится одна из свариваемых заготовок либо вкладка (или накладка) между ними.

Заготовки сильно прижимают друг к другу, понемногу делая больше силу прижима. В точке контакта деталей и происходит нагрев.

За счёт трения и большой температуры приходят в негодность окисные пленки и следы чужих загрязнений. Поверхности заготовок притираются одна к другой, приходят в негодность микро выступы, поверхность выравнивается, и атомы металлов получают возможность вступать в близкое взаимное действие. Кристаллические связи появляются ненадолго и быстро разрываются за счёт движения заготовок относительно друг друга.

Схема сварки трением

Процесс делится на такие этапы:

• Снятие оксидных пленок.
• Нагрев поверхностей до температуры пластичности, создание и разрушение частей кристаллических решёток
• Останов вращения, кристаллизация зоны контакта, образование шва сварки.

После того, как температура плавления достигнута, вращение останавливают и делают больше силу прижима.

Технологическая схема сварки трением значительно проще, чем электродуговая или газовая сварка.

Характерности процесса сварки

К свойствам сварки трением относят:

• Способность к свариванию разнородных материалов, к примеру, сварить сталь алюминий. При этом не нужны присадочные материалы и не простое оборудование.
• Применимость для неразъемного соединения деталей из меди, свинца, титана без деформации заготовок.
• Самая большая результативность достигается во время работы с заготовками от 6 до 100 миллиметров диаметром.
• Незаменимость в разработке трудных технологий и выпуске ковано-сварных, штампованно-сварных и сварочно — литых изделий.
• Способность объединять материалы с низко свариваемостью. Данным вариантом можно сварить заготовки, не свариваемые никакими иными методами, к примеру, металлические и стальные.

Схема производства сварки трением

Нагревание при сварке трением повсеместно применяется и для сваривания деталей из термопластичных пластиков.

Преимущества сварки трением

К весомым преимуществам технологии сварки трением относят:

• Продуктивность. Весь процесс сварки может занимать от нескольких секунд до пары минут. Намного меньше времени занимают также и подготовительно — завершающие операции. По такому параметру технология превосходит контактную электрическую сварку.
• Результативность применения энергии. Нагрев происходит довольно быстро и в очень ограниченной закрытой области, потери энергии на обогрев окружающего пространства ничтожны если сравнивать с другими сварочными технологиями. Преимущество по энергозатратам может быть десятикратным.
• Прекрасное качество шва. При правильно подобранном технологичном режиме территория шва сварки и околошовные области станут фактически похожи по собственному строению и свойствам ключевому металлу. Более того, в шовном материале фактически отсутствуют изъяны: пористость, каверны, трещины, сторонние включения.
• Высокая стабильность параметров швов в середине партии деталей. Если точно держать режим, параметры деталей будут разниться на доли процента. Это дает возможность контролировать качество выборочно и дает возможность сэкономить большое количество времени и средств. Если одна деталь из партии прошла разрушающий контроль, то можно принимать технически обоснованное решение о годности всей партии.
• Нет надобности в подготовительной механической зачистке поверхности зоны шва и околошовной области. Она делается на первой стадии тех. процесса. Потому как на подготовительно — завершающие операции времени уходит больше, чем на собственно сварку, это преимущество позволяет для очень заметной экономии.
• Способность к свариванию разнородных металлов и сплавов. Удачно свариваются такие пары металлов, которые просто нереально сварить иными методами: стальные сплавы с металлическими, металлические с медными, сталь с титаном и т.д.
• Экологичность технологии. Сведены до минимума как засорение внешней среды, так и вредные факторы влияния на человеческое здоровье: большое напряжение, брызги металла который расплавлен, ультрафиолет, пожароопасность и остальные.

Более того, сварка трением легко поддается механизации и автоматизации. Это очень важно при крупносерийном и массовом производстве. Пару простых повторяющихся операций легко алгоритмизируются и могут делаться по программе без человеческого участия.

Минусы сварки трением

Как и у любой по настоящему работающей технологии, фрикционному свариванию свойствен и ряд определенных минусов:

• Применимость к ограниченному набору форм заготовок. Хотя бы одна из них обязана иметь форму тела вращения. Способ не подойдет для сваривания протяженных прямых и криволинейных швов, оболочек замысловатой формы, монтажа конструкций строительства, корпусов механизмов и ТС. Однако в автомобилестроении более 75% деталей имеют круглое сечение или более замысловатую форму тел вращения.
• Большое и тяжелое оборудование. Многоцелевой или специальный станок просит стационарной установки, подведения электрического питания. Это выполняет невозможным использование метода в полевых условиях.
• Ограниченный размер детали. Длина привариваемой детали ограничена вылетом бабки станка, диаметр — вылетом кулачков патрона.
• Радиальная дефармация текстуры в зоне шва и в околошовных областях. При сильных динамических нагрузках возможна концентрация усталостных стрессов и появление маленьких трещин и прочих недостатков. Уменьшается также и устойчивость к коррозии. Во избежание ‘данных явлений, на заготовке оставляют грат. Добавочная сложность тратится на снятие грата по конструктивным требованиям.

Минусы, ограничивающие применение метода, не дают возможность считать фрикционную сварку многофункциональной технологией. Однако в области собственной применимости она обладает существенными хорошими качествами перед остальными методами.

Виды сварки трением

За полвека были разработаны и широко используются несколько вариантов фрикционного сваривания деталей. Они обладают собственными характерностями, делающими их продуктивными в собственной областиприменения.

Сварка с перемешиванием

Технология была разработана и стала использоваться в конце 20 века. Суть метода состоит в применении крутящегося штыря с заплечиками. Штырь делают из тугоплавкого сплава исключительной прочности. Вращаясь и нагревая металл, он проникает в него по линии контакта заготовок. За счёт вращательного движения, в которое вовлекаются поверхностные слои размягченного нагревом металла заготовок, происходит смешивание данных слоев. Так обеспечивается равномерность структуры и параметров шовного материала.

Сварка трением с перемешиванием

Радиальная сварка

Применяется для сцепления труб. В стыковочном месте на трубы с очень маленьким зазором одевают металлическое кольцо, которое крутится вокруг них. За счёт трения вращения происходит нагрев торцов соединяемых труб. Кольцо в большинстве случаев делают из того же сплава, что и свариваемые трубы.

Радиальная сварка трением

Штифтовая сварка

Технология разработана для проведения ремонтов. В ремонтируемой детали сверлят отверстие, в него вводят стержень из подобного же сплава, что и сама деталь. В ходе вращения штифта выделяется очень много тепла, греющего металл. Это один из некоторых мобильных сварочных способов трением.

Штифтовая сварка трением

Линейная сварка

В отличии от других технологий, применяющих трение, в данной вращение не используется. Детали двигаются относительно друг друга прямолинейно, возвратно – поступательно и греются до нужной температуры. В данный момент движение прекращают и сильно прижимают заготовки друг к другу. Остатки металла в состоянии пластичности частично выдавливается из зоны сварки, образуется шов сварки. Есть вариант технологии, при котором две свариваемые детали неподвижны, а зоне шва про них трется инструмент специализированной формы.

Линейная сварка трением

Область использования

Технология находит очень большое применение в автомобилестроении, в первую очередь — в инструментальном производстве. Применяется она и во время сборки внутрикорпусных изделий атомных реакторов. Соединение трением заготовок из металлических и магниевых сплавов востребовано в электротехнике, электронике и космической отрасли. Применяется технология и в транспортном автомобилестроении. Радиальный метод применяется в изготовлении техники для добывающих и перерабатывающих отраслей.

Практически недавно фрикционная сварка начала применяться в судостроении и пищевом автомобилестроении.

Технология показывает результативность и тенденцию к вытеснению классических методов сваривания в подобных областях, как:

• для замены паяных и клепаных соединений;
• для замены контактной электрической сварки;
• для восстановления изделий и сложного инструмента;
• для приваривания заготовок к приготовленным поверхностям.

Особенно нужно выделить, что применение технологии даёт особенные преимущества там, где выдвинуты большие требования к экологичность процесса производства. Большая энергетическая эффективность, отсутствие брызг металла который расплавлен, опасных испарений и продуктов горения, излучения ультрафиолета и самая маленькая пожароопасность делают метод очень хорошим.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.