Что такое сварка трением с перемешиванием?

Что такое сварка трением с перемешиванием?

Сварка трением с перемешиванием — это метод соединения двух разных материалов.

Инструмент вращается с высокой скоростью, а материалы соединяются с помощью фрикционного тепла и пластического течения. Он не подходит для материалов с высокими температурами размягчения, но не предполагает полного расплавления, поэтому термическую историю можно сократить.

Сварка трением с перемешиванием характеризуется меньшей тепловой деформацией, чем сварка. Она также ценится за свою способность соединять материалы вместе. Хотя это относительно новая технология соединения, проблемы решаются путем оптимизации формы соединительных инструментов и других средств.

В последние годы технология сварки трением с перемешиванием начала широко использоваться, и ее превосходные характеристики привлекают внимание. В будущем ожидаются дальнейшие исследования и разработки, и эта технология будет применяться в различных промышленных областях.

Применение сварки трением с перемешиванием

Сварка трением с перемешиванием в основном используется для соединения алюминиевых сплавов и других металлов, таких как титановые сплавы, магниевые сплавы, медь и цинк.

Конкретные применения этого процесса включают производство алюминиевого подвижного состава для железных дорог, автомобильных рам, аэрокосмической промышленности, легких конструкций для судов, авиационных газов и деталей двигателей, мостов и других строительных конструкций.

При соединении разнородных металлов необходимо соблюдать осторожность при гидроизоляции соединений и выборе металлов для объединения, так как существует риск электрической коррозии из-за разницы в собственных электрических потенциалах. В последние годы были разработаны методы соединения нержавеющей стали и углеродистой стали с высокими температурами размягчения, а также развивались гибридные методы в сочетании с лазерной сваркой YAG.

Принцип сварки трением с перемешиванием

При сварке трением с перемешиванием инструмент имеет цилиндрическую форму и выступ, называемый зондом. Внешняя поверхность зонда имеет резьбу. Различные материалы прижимаются друг к другу в направлении толщины и прижимаются к инструменту, который вращается с высокой скоростью. Тепло трения размягчает оба материала, и зонд вдавливается для смешивания и соединения материалов.

Инструмент изготавливается из инструментальной стали, поскольку она должна обладать высокой прочностью, жаропрочностью и износостойкостью. Важно понимать преимущества и недостатки сварки трением с перемешиванием и тщательно обдумывать ее применение.

Преимущества сварки трением с перемешиванием заключаются в том, что в зоне сварки наблюдается небольшая потеря прочности, возможна лишь незначительная деформация, возможно соединение разнородных материалов, маловероятно возникновение дефектов, не требуется предварительная обработка и не требуются квалифицированные специалисты. С другой стороны, недостатки этого метода заключаются в том, что он склонен к дефектам соединения на обратной стороне, требует жесткости для фиксации склеиваемых материалов и не подходит для сложных склеиваемых форм.

Другая информация о машинах для сварки трением с перемешиванием

Разнородные металлы, сваренные машиной для сварки трением с перемешиванием

В ответ на недавние глобальные проблемы защиты окружающей среды и сохранения ресурсов автомобильная промышленность вносит свой вклад в повышение топливной эффективности путем снижения веса транспортных средств. Во многих случаях снижение веса кузовов автомобилей может быть решено простой заменой обычной стали, имеющей высокий удельный вес, на алюминиевые сплавы, имеющие низкий удельный вес.

Поэтому «мультиматериалы» широко используются в качестве эффективного средства создания элементов с превосходными общими характеристиками путем использования различных материалов для нужных мест, таких как сталь для деталей, которым, как и прежде, требуется прочность, и алюминиевые сплавы для других деталей. Мультиматериалы характеризуются большой долей стали и алюминиевых сплавов в сочетании. Для соединения этих двух разнородных металлов используются машины для сварки трением с перемешиванием.

Существует два основных метода соединения: сварка, при которой металлы соединяются путем плавления посредством приложения высокой тепловой энергии, и сварка трением с перемешиванием, при которой металлы соединяются пластичностью без плавления посредством приложения высокой механической энергии. В случае сварки трудно контролировать плавление и соединение стали и алюминиевых сплавов, которые имеют очень разные температуры плавления. Еще одной серьезной проблемой является образование твердых и хрупких интерметаллических соединений, состоящих из железа и алюминия.

Дуговая сварка, которая имеет относительно низкую плотность энергии, трудно применима из-за толстого слоя образующегося интерметаллического соединения. Однако лазерная и электронно-лучевая сварка, обладающая высокой направленностью и плотностью, позволяет сделать слой тоньше, что позволяет применять дуговую сварку, хотя ее трудно контролировать. С другой стороны, термическая деформация неизбежна.