Daar is 'n wye verskeidenheid sweismetodes. Onder hulle is so 'n eksotiese proses soos wrywing roer sweiswerk. Die onderskeidende kenmerk daarvan is die afwesigheid van verbruiksgoedere soos elektrodes, sweisdraad, beskermende gasse. 'n Nuut ontwikkelde metode is besig om wydverspreide aanvaarding te kry.
Geskiedenis van voorkoms
Die geskiedenis van friction stir welding (FSW) het in 1991 begin. Dit was 'n innoverende ontwikkeling van die British Welding Institute (TWI). 'n Paar jaar later is die tegnologie gebruik in die konstruksie van vliegtuie en skepe.
Die eerste maatskappye wat die nuwe tegnologie in produksie gebring het, was die Norwegian Marine Aluminium en die Amerikaanse Boeing. Hulle het sweistoerusting van die ESAB-onderneming, wat spesialiseer in ontwikkelings op die gebied van rotasiewrywingsweising (PCT), in hul ondernemings gebruik.
Sedert 2003 ondersoek die maatskappy voortdurend die moontlikhede van wrywing-roer-sweiswerk. Daar was byvoorbeeldmetodes is ontwikkel vir die sweis van aluminiumlegerings en hul modifikasies, wat gebruik word in die konstruksie van vliegtuie, skepe en spoorweghouers.
In die vliegtuigbedryf is gevind dat dit moontlik is om klinknaels met gelaste te vervang. Boonop oorskry die spoed van sweis deur die FSW-metode die spoed van die elektriese boog aansienlik. 'n 6m lange sweislas kan in een minuut gevorm word, terwyl konvensionele sweisspoed slegs 0.8-2m/min is vir 'n deeldikte van 0.5cm.
Die kern van die proses
Metaalverbinding vind plaas as gevolg van verhitting in die sweissone deur die wrywingmetode. Die belangrikste sweiswerktuig van wrywing-roer-sweiswerk is 'n metaalstaaf wat uit twee helftes bestaan: 'n kraag en 'n skouer.
Met sy uitstaande deel word die roterende staaf in die materiaal gedompel, wat sterk verhitting veroorsaak. Die toevoer daarvan word beperk deur die skouer, wat nie toelaat dat die werkstuk gesweis word om deur te gaan nie. In die verhittingsone verhoog die materiaal sy plastisiteit aansienlik en vorm dit 'n enkele massa, gedruk deur die skouer.
Die volgende stap is die beweging van die staaf langs die gelaste sone. As jy vorentoe beweeg, meng die skouer die verhitte metaalmassa, wat na afkoeling 'n sterk verbinding vorm.
Wat die kwaliteit van STP beïnvloed
Wrywing roer sweiswerk is 'n voortdurend ontwikkelende proses. Maar daar is nou reeds verskeie parameters wat die kwaliteit van die verbinding beïnvloed:
- Krag gegenereer deur die instrument.
- Voerkoerssweiskop.
- Die waarde van die skouer.
- Die omtrekspoed van rotasie van die staaf.
- Kantelhoek.
- Voerkrag van die staaf.
Manipasie van die kenmerke van sweiswerk laat jou toe om die verbinding van verskillende metale te bereik. Byvoorbeeld, aluminium en litium. Litium, as gevolg van sy lae digtheid en hoë sterkte, kan optree as 'n legeringskomponent van aluminiumlegeringsonderdele, wat dit moontlik maak om hierdie tegnologie in die lugvaartbedryf te gebruik.
Wrywing-roer-sweiswerk kan maklik smee, stamp, gietwerk vervang wanneer dit gebruik word om onderdele te vervaardig van metale wat moeilik pasbaar is. Byvoorbeeld, staal met austeniet- en perlietstruktuur, staal van aluminium of brons.
In watter gebiede word gebruik
Nywerhede soos die motorbedryf werk voortdurend daaraan om die sterkte-eienskappe van die produk te verhoog, terwyl die gewig daarvan verminder word. In hierdie verband is daar 'n voortdurende bekendstelling van nuwe materiale wat voorheen onkenmerkend was as gevolg van die kompleksiteit van verwerking. In toenemende mate word strukturele elemente soos subrame en soms hele liggame van aluminium of 'n kombinasie van aluminium gemaak.
Honda het dus in 2012 bykomende vervaardiging en wrywing-roer-sweiswerk toegepas om subrame vir sy voertuie te vervaardig. Hulle het 'n kombinasie van staal en aluminium bekendgestel.
Deurbrand van metaalplate kan voorkom tydens die vervaardiging van liggaamssweiswerk van aluminium. Hierdie tekortkoming word van STP ontneem. behalwe ditelektrisiteitsverbruik word met 1,5-2 keer verminder, die koste van verbruiksgoedere soos sweisdraad, beskermende gasse word verminder.
Behalwe motorproduksie, word STP in die volgende gebiede gebruik:
- Konstruksiebedryf: steunkappe van aluminium, brugspanne.
- Spoorvervoer: rame, draaistellen op wiele, waens.
- Skeepsbou: skottels, struktuurelemente.
- Vliegtuie: brandstoftenks, romponderdele.
- Voedselbedryf: verskeie houers vir vloeibare produkte (melk, bier).
- Elektriese produksie: motorhuise, paraboliese antennas.
Benewens aluminiumlegerings, word wrywing-roersweising gebruik om koperverbindings te verkry, byvoorbeeld in die vervaardiging van koperhouers vir die wegdoening van gebruikte radioaktiewe brandstof.
STP-voordele
Die bestudering van die FSW het dit moontlik gemaak om sweismodusse te kies wanneer verskillende groepe legerings saamgevoeg word. Ten spyte van die feit dat FSW aanvanklik ontwikkel is om met metale met 'n lae smeltpunt te werk, soos aluminium (660 ° C), het dit later begin gebruik word om nikkel (1455 ° C), titanium (1670 ° C), yster te verbind. (1538 ° C).
Navorsing toon dat die sweislas wat op hierdie manier verkry word ten volle ooreenstem met die metaal van die dele wat gesweis moet word en het hoër sterkte-aanwysers, laer arbeidskoste en lae oorblywende vervorming.
Korrekdie geselekteerde sweismodus waarborg die ooreenstemming van die sweismateriaal en die metaal wat gesweis word volgens die volgende aanwysers:
- moegheidsterkte:
- buig- en treksterkte;
- taaiheid.
Voordele bo ander soorte sweiswerk
STP het baie voordele. Onder hulle:
- Nie-giftig. Anders as ander variëteite is daar geen elektriese boog wat brand nie, waardeur die gesmelte metaal in die sweissone verdamp.
- Verhoogde naatvormingspoed, wat lei tot vinniger siklustye.
- Verminder energiekoste met die helfte.
- Nie behoefte vir verdere verwerking van die sweislas nie. Die Friction Stir Tool vorm 'n perfekte sweislas sonder dat dit nodig is om te strop.
- Geen behoefte aan bykomende verbruiksgoedere (sweisdraad, industriële gasse, vloeistowwe).
- Die vermoë om metaalverbindings te verkry wat nie vir ander soorte sweiswerk beskikbaar is nie.
- Geen spesiale voorbereiding van sweiskante is nodig nie, behalwe vir skoonmaak en ontvetting.
- Verkryging van 'n homogene sweisstruktuur sonder porieë, wat lei tot makliker geh altebeheer, wat gereguleer word vir wrywing-roer-sweiswerk GOST R ISO 857-1-2009.
Hoe die kwaliteit van 'n sweislas gekontroleer word
Die kwaliteit van sweiswerk word deur twee tipes beheer gekontroleer. Die eerste behels die vernietiging van die prototipe wat voortspruit uitverbinding van twee dele. Die tweede laat verifikasie toe sonder vernietiging. Metodes soos optiese beheer, oudiometriese ondersoek word gebruik. Dit help om die teenwoordigheid van porieë en inhomogene insluitings te bepaal wat die kenmerke van die naat afbreek. Die resultate van die klankbeheer is 'n diagram wat duidelik die plekke wys waar die akoestiese eggo van die norm afwyk.
Nadele van die metode
Met talle voordele het die wrywingsweismetode gepaardgaande nadele:
- Gebrek aan mobiliteit. STP behels die koppeling van vaste dele, stewig vas in die ruimte. Dit plaas sekere eienskappe op wrywing roer sweistoerusting, soos onbeweeglikheid.
- Lae veelsydigheid. Omvangryke toerusting is gekonfigureer om dieselfde tipe bewerkings uit te voer. In hierdie verband is toestelle vir sweiswerk ontwerp vir spesifieke take. Byvoorbeeld, vir die sweis van motorsywande op 'n vervoerband, en vir niks anders nie.
- Die sweisnaat het 'n radiale struktuur. In hierdie verband, met sekere tipes vervorming of wanneer die onderdeel in 'n aggressiewe omgewing bedryf word, kan sweismoegheid ophoop.
Variëteite van STP volgens die beginsel van aksie
Sweisprosesse gebaseer op wrywing kan in verskeie tipes verdeel word:
- Lineêre wrywing. Die essensie van die metode is om 'n permanente verbinding te verkry, nie as gevolg van die werking van 'n roterende punt nie, maar as gevolg van die beweging van dele relatief tot mekaar. Op die oppervlak op die punt van kontak, skep hullewrywing en gevolglik hoë temperature. Onder druk word die aangrensende dele gesmelt, en 'n sweislas word gevorm.
- Radiale sweiswerk. Hierdie metode word gebruik vir die vervaardiging van houers met groot deursnee, spoorwegtenks. Dit kom daarop neer dat die gewrigte van die dele verhit word deur 'n roterende ring wat aan die buitekant geklee is. Deur wrywing veroorsaak dit 'n temperatuur naby die smeltpunt. 'n Voorbeeld van 'n onderneming wat hierdie tegnologie gebruik, is Sespel, 'n Cheboksary-tenkmotorvervaardiger. Wrywing roer sweiswerk neem die grootste deel van sweiswerk op.
- Stet-sweiswerk. Hierdie verskeidenheid vervang die klinknaelverbinding. Hierdie tipe word gebruik vir oorvleuelende verbindings. Die roterende pen by die kontakpunt verhit die dele wat gesweis moet word. Van die hoë temperatuur vind smelting plaas, en die pen dring binne. As dit afkoel, skep dit 'n sterk permanente verbinding.
Variëteite van STP volgens moeilikheidsgraad
Sweisbewerkings wat met wrywing uitgevoer word, kan in planêr en volumetries verdeel word. Die belangrikste verskil tussen hierdie variëteite is dat in die eerste geval die sweislas in tweedimensionele ruimte gevorm word, en in die tweede - in driedimensionele ruimte.
Dus, vir vlakke lasse, het die sweistoerustingvervaardiger ESAB die 2D LEGIO-masjien ontwikkel. Dit is 'n aanpasbare wrywing-roer-sweisstelsel vir verskeie nie-ysterhoudende metale. Verskillende grootte groepetoerusting laat jou toe om dele van klein en groot groottes te sweis. Volgens die nasien het LEGIO-toerusting verskeie uitlegte, wat verskil in die aantal sweiskoppe, die vermoë om in verskeie aksiale rigtings te sweis.
Daar is 3D-robotte vir sweiswerk met komplekse posisies in die ruimte. Sulke toestelle word op motorvervoerbande geïnstalleer, waar sweislasse van 'n komplekse opset vereis word. Een voorbeeld van sulke robotte is ESAB se Rosio.
Gevolgtrekking
STP vergelyk gunstig met tradisionele soorte sweiswerk. Die wydverspreide gebruik daarvan beloof nie net ekonomiese voordele nie, maar ook die behoud van die gesondheid van mense wat in produksie werksaam is.
