Сварка трением, принцип, особенности и преимущества.
Сварка трением – разновидность сварки давлением, при которой нагрев осуществляется трением, вызванным вращением (перемещением) одной из соединяемых частей (деталей, заготовок) свариваемого изделия.
Сварка трением, принцип и особенности
Сварка трением, принцип и особенности:
Сварка трением – разновидность сварки давлением, при которой нагрев осуществляется трением, вызванным вращением (перемещением) одной из соединяемых частей (деталей, заготовок) свариваемого изделия. Вращающаяся (перемещающаяся) деталь свариваемыми поверхностями соприкасается с другой деталью (частью) свариваемого изделия. Из-за возникающих сил трения в местах соприкосновения происходит очень быстрый разогрев и переход материала в пластичное состояние.
Таким образом, сварка трением сопровождается процессом, при котором механическая энергия, подводимая к одной из свариваемых деталей, преобразуется в теплоту. При этом генерирование теплоты происходит непосредственно в месте будущего соединения. Теплота может выделяться при вращении одной детали относительно другой (в базовом варианте) или вставки между деталями, либо при перемещении детали или вставки.
За счет трения и высокой температуры разрушаются окисные пленки и следы посторонних загрязнений заготовок (деталей). Поверхности заготовок (деталей) притираются одна к другой, разрушаются микровыступы, поверхность выравнивается, и атомы металлов получают возможность вступать в близкое взаимодействие.
Свариваемые детали (части) при этом прижимаются постоянным или возрастающим во времени давлением. Сварка завершается осадкой и быстрым прекращением вращения (перемещения). На этом (завершающем) этапе формируется окончательное соединение – когда к уже неподвижным деталям (частям) прикладывается проковочное усилие. Под действием сильного давления в получающемся соединении деталей образуются металлические связи.
Основным преимуществом сварки трением является то, что металл сваривается в пластичной фазе, но не расплавляется. Соответственно, из-за отсутствия литой структуры в металле не происходят процессы расплавления и кристаллизации металла, не возникают типичные для таких фазовых переходов дефекты, как поры, непропаи и горячие трещины.
Сварка трением обеспечивает прочность сварного соединения до 0,97 % от прочности основного материала, поэтому с ее помощью можно варить любые, даже самые высоконагруженные узлы.
С помощью сварки трением сваривают заготовки из металлов и сплавов из алюминия, титана, магния, меди, никеля, кобальта, молибдена, тантала и прочих сплавов (в том числе таких, которые затруднительно или невозможно сваривать дуговой сваркой), заготовки из различных марок стали (в т.ч. нержавеющей), детали из полимеров и композитов. Возможна сварка трением практически всех металлов и сплавов с температурой плавления до 1800 °C (включая жаропрочные и огнеупорные металлы и сплавы), а также деталей из разнородных металлов.
Различают несколько видов сварки трением: сварка трением с прямым приводом, инерционная сварка трением, радиальная сварка трением, линейная сварка трением (сварка трением с перемещением), линейная вибрационная сварка трением (колебательная сварка трением), сварка угловым трением, сварка трением с перемешиванием, штифтовая сварка трением,орбитальная сварка трением, роликовая сварка трением, комбинированная сварка трением.
Сварка трением используется для соединения различных металлов и термопластиков в авиастроении и автомобилестроении.
Преимущества сварки трением
– высокое качество сварного соединения,
– постоянство механических свойств места соединения (сварного шва) и заготовок,
– металл сваривается в пластичной фазе, но не расплавляется,
– сварка трением исключает процессы расплавления и кристаллизации металла, поэтому в металле не возникают типичные для таких фазовых переходов дефекты, как поры, непропаи и горячие трещины,
– энергопотребление при сварке трением оказывается в 2-5 раз меньшим, чем при дуговой и контактной сварке;
– она позволяет соединять разнородные материалы,
– не используются присадочные материалы и защитные газы,
– отсутствуют разбрызгивание расплавленного металла и выделение вредных газов и дыма,
– высокая прочность сварного соединения, составляющая до 0,97 % от прочности основного материала,
– не нужна предварительная подготовка деталей – не нужна очистка кромок соединения, так как оксидная плёнка удаляется (сгорает) в процессе трения,
– данным методом можно сварить заготовки, не свариваемые никакими другими методами, например, алюминиевые и стальные детали (заготовки),
– небольшие остаточные напряжения в материале шва,
– не требуется дополнительных операций после сварки трением, таких как отпуск, отжиг, проковка и пр.,
– низкая степень деформации после сварки,
– высокий коэффициент использования металла.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com