Súrlódó hegesztés keveréssel: típusok, technológia, berendezések

A hegesztési módszerek széles választéka létezik. Közülük olyan egzotikus folyamat van, mint a súrlódó hegesztés keveréssel. Megkülönböztető jellemzője a fogyóeszközök, például elektródák, hegesztőhuzal, védőgázok hiánya. Az újonnan kifejlesztett módszer széles körben elterjedt.

A megjelenés története

A súrlódó keverőhegesztés (STP) története 1991-ben kezdődött. A brit hegesztési Intézet (TWI)innovatív fejlesztése volt. Néhány évvel később a technológiát repülőgépek és hajók építésében használták.

Az új technológiát elsőként a norvég Marine Aluminium és az amerikai Boeing vezette be. Vállalkozásaiknál az ESAB konszern hegesztőberendezéseit használták, amelyek a rotációs súrlódó hegesztés (PCT)területén történő fejlesztésekre szakosodtak.

2003 óta a vállalat folyamatosan kutatja a keveréssel történő súrlódó hegesztés lehetőségeit. Például módszereket fejlesztettek ki az alumíniumötvözetek hegesztésére és azok módosítására, amelyeket repülőgépek, hajók és vasúti konténerek építésében használnak.

A repülőgépiparban lehetőséget találtak cserélni a szegecs kötések hegesztve vannak. Ezenkívül az STP módszerrel történő hegesztési sebesség jelentősen meghaladja az elektromos ív sebességét. Egy 6 méter hosszú hegesztés egy perc alatt kialakítható, míg a hegesztési sebesség a szokásos módon csak 0,8-2 m/perc, 0,5 cm vastagságú részvastagsággal.

A folyamat lényege

A fémek összekapcsolása a hegesztési zónában súrlódással történő melegítés miatt következik be. A súrlódó hegesztés fő hegesztőszerszáma a keveréssel egy fémrúd, amely két félből áll: váll és váll.

A kiálló részével a forgó rúd az anyagba merül, ami erős fűtést okoz. Ellátását a vállpárna korlátozza, nem engedve, hogy áthaladjon a hegesztett részen. A fűtési zónában az anyag jelentősen növeli plaszticitását, a váll által lenyomva egyetlen tömeget képez.

A következő lépés a rúd mozgása a hegesztett zóna mentén. Előre haladva a burt összekeveri a fűtött fémtömeget, amely hűtés után erős kapcsolatot képez.

Mi befolyásolja az STP minőségét

A súrlódó hegesztés keveréssel folyamatosan fejlődő folyamat. De most már meg lehet különböztetni a kapcsolat minőségét befolyásoló számos paramétert:

1. A szerszám által generált erő.
2. Hegesztőfej előtolási sebesség.
3. A burt mérete.
4. A rúd kerületi forgási sebessége.
5. Dőlésszög.
6. Rúd előtolási erő.

A hegesztési jellemzők manipulálása lehetővé teszi a különböző fémek összekapcsolását. Például alumínium és lítium. A lítium alacsony sűrűsége és nagy szilárdsága miatt az alumíniumötvözet alkatrészek ötvöző alkotóelemeként működhet, ami lehetővé teszi ennek a technológiának az alkalmazását a repülőgépiparban.

A súrlódó hegesztés keveréssel könnyen helyettesítheti a kovácsolást, a bélyegzést, az öntést ezeket használják alkatrészek előállítása nehezen kombinálható fémekből. Például ausztenit-és perlitszerkezetű acélok, alumínium-vagy bronzacélok.

Milyen területeken használják

Az olyan termelési területek, mint az autóipar, folyamatosan azon dolgoznak, hogyan lehet növelni a termék szilárdsági tulajdonságait, miközben csökkentik annak tömegét. Ebben a tekintetben folyamatosan bevezetnek olyan új anyagokat, amelyek korábban nem voltak jellemzőek a feldolgozás összetettsége miatt. Az erőelemek, például a hordágyak, néha az egész test egyre inkább alumíniumból vagy más anyagokkal való kombinációjából készülnek.

Tehát 2012-ben a Honda additív technológiákat és súrlódó hegesztést alkalmazott keveréssel, hogy hordágyakat készítsen autóihoz. Az általuk végrehajtott kombinációja acél és alumínium.

Az alumíniumból készült hegesztett testelemek gyártása során fémlemezek éghetnek. Ezt a hátrányt megfosztják az STP-től. Amellett, hogy a villamosenergia-fogyasztás 1,5-2-szer csökken, a fogyóeszközök, például a hegesztőhuzal költségei csökkennek, védőgázok.

Az autók gyártása mellett az STP-t a következő területeken használják:

1. Építőipari termelés: alumínium tartószerkezetek, hídfesztávolságok.
2. Vasúti közlekedés: keretek, kerekes kocsik, kocsik.
3. Hajógyártás: válaszfalak, szerkezeti elemek.
4. Repülőgépipar: üzemanyagtartályok, törzs alkatrészek.
5. Élelmiszeripar: különböző tartályok folyékony termékekhez (Tej, Sör).
6. Elektromos berendezések gyártása: elektromos motorházak, parabolikus antennák.

Az alumíniumötvözetek mellett a keveréssel történő súrlódó hegesztést rézvegyületek előállítására használják, például a kiégett radioaktív tüzelőanyagok ártalmatlanítására szolgáló réztartályok előállításához.

Az STP előnyei

Az STP vizsgálata lehetővé tette a hegesztési módok kiválasztását az ötvözetek különböző csoportjainak összekapcsolásakor. Annak ellenére, hogy az STP-t eredetileg fejlesztették ki dolgozni az alacsony olvadáspontú fémekkel, például az alumíniummal (660 C) később nikkel (1455 C), titán (1670 C), vas (1538 C)összekapcsolására használták.

Tanulmányok azt mutatják, hogy az így kapott varrat szerkezetében teljes mértékben megfelel a hegesztett alkatrészek fémének, nagyobb szilárdsági mutatókkal, alacsonyabb munkaerőköltségekkel és alacsony maradék deformációval rendelkezik.

A megfelelően kiválasztott hegesztési mód garantálja a varratanyag és a hegesztett fém megfelelőségét a következő mutatók szerint:

• fáradtság ereje:
• hajlítás és szakítószilárdság;
• ütési szilárdság.

Előnyök más típusú hegesztéssel szemben

Az STP-nek számos előnye van. Köztük:

1. Nem mérgező. Más fajtákkal ellentétben nincs gorenje elektromos ív, amelynek köszönhetően az olvadt fém elpárolog a hegesztési zónában.
2. A varratképződés sebességének növelése, ezáltal csökkentve a gyártási ciklus idejét.
3. A villamosenergia-költségek felére csökkentése.
4. Nincs szükség a hegesztés további feldolgozására. , a súrlódó hegesztőszerszám működés közben keverve ideális varratot képez, amely nem igényel sztrippelést.
5. Nincs szükség további fogyóeszközökre (hegesztőhuzal, műszaki gázok, fluxusok).
6. Olyan fémvegyületek előállításának lehetősége, amelyek más típusú hegesztéshez nem állnak rendelkezésre.
7. Nincs szükség a hegesztési élek speciális előkészítésére, kivéve a tisztítást és a zsírtalanítást.
8. Homogén varratszerkezet megszerzése pórusok nélkül, amelynek eredményeként könnyebbé válik a minőségellenőrzés, amelyet a súrlódási hegesztéshez szabályoznak a GOST R ISO 857-1-2009 keverésével.

Hogyan ellenőrzik a hegesztés minőségét

A hegesztés minőségét kétféle vezérlés ellenőrzi. Az első a kapcsolat eredményeként kapott prototípus megsemmisítését jelenti két részből áll. A második lehetővé teszi a roncsolásmentes vizsgálatot. Olyan módszereket alkalmaznak, mint az optikai vezérlés, az audiometriai vizsgálat. Segít meghatározni a pórusok és az inhomogén zárványok jelenlétét, amelyek rontják a varrás jellemzőit. A hangvezérlés eredményei olyan diagram, amely világosan mutatja az akusztikus visszhang eltérésének helyeit a normától.

A módszer hátrányai

Számos előnnyel jár a súrlódási hegesztési módszer egyidejű hátrányai:

1. Mobilitás hiánya. Az STP magában foglalja a térben mereven rögzített rögzített alkatrészek csatlakoztatását. Ez bizonyos tulajdonságokat ró a súrlódó keverő hegesztőberendezésekre, például mozdulatlanságot.
2. Alacsony sokoldalúság. A nagyméretű berendezések ugyanolyan típusú műveletek végrehajtására vannak konfigurálva. Ebben a tekintetben a hegesztőberendezéseket speciális feladatokra tervezték. Például az autó oldalfalainak hegesztésére egy szállítószalagon, semmi másért.
3. A hegesztési varrat sugárirányú szerkezetű. Ebben a tekintetben bizonyos típusú deformáció vagy amikor az a rész agresszív környezetben dolgozik, a hegesztési fáradtság felhalmozódhat.

Az STP fajtái a cselekvés elve szerint

A súrlódáson alapuló hegesztési folyamatok több típusra oszthatók:

1. Lineáris súrlódás. A módszer lényege, hogy az integrált kapcsolatot nem a forgó csúcs hatására, hanem az alkatrészek egymáshoz viszonyított mozgása miatt kapjuk meg. Az érintkezési ponton a felületre hatva súrlódást, ennek eredményeként magas hőmérsékletet hoznak létre. Nyomás alatt a szomszédos részek megolvadnak, hegesztett kötés következik be.
2. Radiális hegesztés. Ezt a módszert nagy átmérőjű tartályok, vasúti tartályok gyártására használják. Az a tény, hogy az alkatrészek ízületeit egy forgó gyűrű melegíti, kívülről öltözve. A súrlódás erejével az olvadásponthoz közeli hőmérsékletet okoz. Az ilyen technológiát alkalmazó vállalkozás példája lehet A "Sespel"tartályok gyártására szolgáló Cheboksary cég. A súrlódó hegesztés keveréssel veszi fel a hegesztési munka nagy részét.
3. Pin hegesztés. Ez a típus helyettesíti a szegecs csatlakozást. Ezt a típust a körcsuklókhoz használják. Az érintkezési ponton lévő forgó csap felmelegíti a hegesztett alkatrészeket. A magas hőmérsékletről olvadás következik be, és a csap behatol. Lehűlés után erős all-in-one kapcsolatot hoz létre.

Az STP fajtái a komplexitás szintje szerint

A súrlódással végzett hegesztési műveletek síkra és térfogatra oszthatók. A fő különbség e fajták között az, hogy az első esetben a hegesztési varrat kétdimenziós térben van kialakítva, a második pedig háromdimenziós.

Tehát a síkcsuklókhoz az ESAB hegesztőberendezéseket gyártó cég kifejlesztett egy 2D LEGIO telepítést. Ez egy testreszabható rendszer súrlódó hegesztéshez, különféle színesfémek keverésével. A berendezések különböző méretű csoportjai lehetővé teszik a kis és nagy méretű hegesztési alkatrészeket. A jelölés szerint a LEGIO berendezésnek több elrendezése van, amelyek különböznek a hegesztőfejek számától, a hegesztés lehetőségétől több axiális irányban.

Vannak 3D-s robotok hegesztési műveletekhez, amelyek nehéz helyzetben vannak az űrben. Az ilyen eszközöket gépjármű-szállítószalagokra szerelik fel, ahol nehéz konfigurációs hegesztésekre van szükség. Az ilyen robotok egyik példája az ESAB által gyártott Rosio telepítés.

Következtetés

Az STP kedvezően hasonlít a hagyományos hegesztési típusokhoz. Széles körű használata nemcsak gazdasági előnyöket ígér, hanem a megőrzést is az egészség a termelésben részt vevő emberek.