Friktionssvejsning er en form for tryksvejsning (ofte omtalt som "svejsning uden smeltning"), hvor opvarmning udføres ved friktion , forårsaget - i den grundlæggende version af denne metode - af bevægelse (rotation) af en af delene skal svejses. Friktionssvejsning bruges til at samle forskellige metaller og termoplast i fly- og bilindustrien . Det skal bemærkes, at den endelige forbindelse dannes på det sidste trin af processen, når en smedningskraft påføres allerede ubevægelige prøver.
Processen med dannelse af en svejset samling omfatter følgende trin:
Friktionssvejsning ledsages af en proces, hvor den mekaniske energi , der tilføres en af delene, der skal svejses, omdannes til varme ; i dette tilfælde sker genereringen af varme direkte på stedet for den fremtidige forbindelse. Varme kan frigives, når en del roterer i forhold til en anden eller en indsats mellem dele. Samtidig presses delene af konstant eller stigende tryk over tid . Svejsning afsluttes med et træk og et hurtigt ophør af rotation. Følgende processer finder sted i samlingszonen under svejsning: efterhånden som rotationsfrekvensen af de emner, der svejses, øges ved tilstedeværelse af tryktryk, overlappes kontaktfladerne, og de fedt- og oxidfilm, der er til stede på dem i den oprindelige tilstand, ødelægges ; grænsefriktion giver plads til tør friktion, separate mikrofremspring kommer i kontakt, de deformeres, og der dannes unge områder med umættede bindinger af overfladeatomer, mellem hvilke der øjeblikkeligt dannes metalliske bindinger , som øjeblikkeligt ødelægges på grund af overfladernes relative bevægelse [ 1] .
Den praktiske brug af friktionssvejsning blev initieret af eksperimenterne fra innovatordrejeren A. I. Chudikov (1956), som blev udviklet i værkerne af VNIIESO (USSR). Disse arbejder tjente som en impuls til starten af friktionssvejsningsforskning i USA, Japan, Storbritannien, Tyskland og andre lande. I 1960-1990 blev friktionssvejsning intensivt undersøgt og introduceret i industrien både i USSR og i andre lande i verden [2] .
En variation af friktionssvejsning er rotationssvejsning , en metode, hvor friktion skabes ved at rotere en af delene, der skal svejses.
The Welding Institute of Technology (TWI, UK) udviklede i 1991 og patenterede metoden for friction stir welding (FSW) i december samme år [3] . Til at begynde med blev metoden (men kendt endnu tidligere: den blev patenteret i USSR tilbage i 1967) anvendt på plader og plader lavet af aluminium og aluminiumslegeringer [4] [5] . I øjeblikket bruges denne metode til at svejse stødsvejsninger af valsede plader lavet af aluminium, titanium , magnesium og nogle andre legeringer (herunder dem, der er vanskelige eller umulige at svejse ved buesvejsning ), emner af stål , polymerer og kompositter . Det er muligt at svejse næsten alle metaller og legeringer med et smeltepunkt op til 1800 °C, og det er også muligt at sammenføje dele fra uens metaller [6] [7] .
I rollen som et svejseværktøj i denne metode bruges en stang, der består af en fortykket del (støtteskulder eller skulder) og en udragende del (spids). Værktøjets dimensioner vælges under hensyntagen til tykkelsen og materialet af de dele, der skal svejses; i dette tilfælde skal spidsens længde omtrent svare til tykkelsen af den del, der skal svejses, og diameteren på støtteskulderen kan normalt variere fra 1,2 til 25 mm [8] [9] . Ved svejsning dyppes et hurtigt roterende værktøj langsomt ned i samlingen af de dele, der skal svejses, til en dybde, der tilnærmelsesvis svarer til tykkelsen af de kanter, der skal samles, hvorefter værktøjet bevæges langs samlingslinjen. Samtidig presser støtteskulderen kraftigt på overfladen af kanterne, hvis materiale opvarmes på grund af intern friktion og gennemgår plastisk deformation , og plaststrømningszonen har en langstrakt form; Den samtidig roterende spids sørger for blanding af materialet og dets ekstrudering ind i det frigivne rum bag værktøjet [5] [10] . Det volumen, hvori svejsningen er dannet, begrænses ovenfra af støttekraven. Efter afslutning af svejseprocessen fjernes værktøjet fra samlingen [8] .
Strukturen af den resulterende svejsning viser sig at være asymmetrisk, således at der i tværsnittet af den svejste samling skelnes den side af angrebet, for hvilken rotationsretningen af værktøjet falder sammen med svejseretningen og det modsatte side - siden af tilbagetoget [4] . Når svejseværktøjet bevæger sig langs sømmen, afviger værktøjets akse lidt fra vinkelret på svejseplanet: støttekraven skal røre kanterne af de dele, der skal svejses med hele arbejdsfladen, ellers hvis hældningsvinklen er for stor, kan kontinuiteten af svejsningen ved dens rod blive brudt med dannelsen af en tunneldefekt. Det anbefales, at der ved flytning af værktøjet opretholdes en lille (fra 1,5 til 4,5°) hældning i svejseretningen [5] . De vigtigste parametre, der karakteriserer processen med friktionsrørsvejsning er: svejsehastighed, værktøjets rotationsfrekvens, kræfter, der opstår ved at trykke og flytte værktøjet, værktøjets dimensioner og dets hældningsvinkel. I dette tilfælde afhænger presse- og bevægelseskræfterne af materialet i de dele, der skal svejses, deres tykkelse og svejsehastighed [8] [9] .
Da sammenføjningen af materialer ved friktionsrørsvejsning sker uden smeltning (i den faste fase), har denne svejsemetode flere fordele: fyldmaterialer og beskyttelsesgasser anvendes ikke ; der er ingen sprøjt af smeltet metal og frigivelse af skadelige gasser og røg; svejsningen er karakteriseret ved høj styrke med en fin kornstørrelse og fravær af porøsitet; intet behov for foreløbig rengøring af kanterne (da oxidfilmen fjernes under friktion); restspændinger i svejsematerialet er små. Energiforbruget ved friktionsrørsvejsning er 2-5 gange mindre end ved lysbue- og modstandssvejsning [ 5] .
| Svejsning | |
|---|---|
| Terminologi | |
| Elektrisk lysbue | |
| tryksvejsning | |
| kontaktsvejsning | |
| Andre typer svejsning | |
| Metal svejsning | |
| Svejsning af ikke-metaller | |
| Udstyr og grej | |
| Faglige organisationer | |
| Professionelle udgaver | |
| Erhvervssygdomme | |