Процесс сварки при помощи трения - особенности, где применяется, плюсы и минусы

На огромных предприятиях, выпускающих сельскохозяйственную технику, корабли, а также самолеты, используют методы, которые нельзя отнести к классическим.

Фактор такого решения в том, что вне зависимости от того насколько хорошо укомплектован состав сварщиков на производстве они не могут работать продуктивно из-за присутствия человечного фактора

Поэтому при возникновении таких ситуаций используют нестандартные технологии сварки. К ним относится сварка трением. О ней расскажем подробнее.

Справочная информация

https://www.youtube.com/watch?v=4jQEmMqiL7o

Фрикционная или как еще ее называют сварка трением — сварка, которую используют для соединения металлов отличительных по химическому составу.

Основной принцип работы этой технологии заключается в трении деталей друг о друга, в результате чего они нагреваются, из-за возникшего теплу метал плавиться и формируется слияние деталей.

Однако помимо трения, во время производства большое значение имеет давление, оказываемое на эти детали, а еще следующая проковка болванок.

Принципы лежащие в основе фрикционной сварки крайне просты поэтому ее применяют в передовых производствах, так как такой метод повышает результат и качество продукции.

И для этого не требуются сотрудники с высокой квалификацией, а достаточно обычного сварщика которого обучили как верно налаживать оснащение, а все остальное сделает программа.

Негативные и позитивные стороны

Позитивные стороны заключаются в результативности работы, высоком качестве соединения, а также возможности соединять заготовки из металлов отличающиеся по химическому составу.

Также есть недочеты: из-за того что станки рассчитаны на работу с болванками конкретных габаритов нельзя работать с деталями разных размеров.

Также нельзя работать с деталями которые имеют S поперечного сечения 150 мм2. В других направлениях технология показала себя очень хорошо.

Применение

Фрикциионная сварка трением массово эксплуатируется в разработке кораблей, воздушных судов, создании сельхоз техники, деталей для атомной энергетики, электротехники и производств механизмов для нефтяной промышленности.

То есть область применения большая. Еще предоставленная разработка продемонстрировала себя действенной и в наиболее трудных и серьезных сферах изготовления, к примеру, ее используют при соединении комплектующих космических кораблей.

Разновидности

Подвиды сварки трением: инерционная, колебательная, с непрерывным приводом, а также радиальную и орбитальную. О каждой из них расскажем детально

• С непрерывным приводом

Технологию придумали в середине 20-го века. Принцип ее работы достаточно прост и не претерпел изменений. Во время работы за станком одна болванка располагается неподвижно, а вторая вертится. Как только они контактируют, возникает осевое напряжение нагрева. Заготовки раскаляются и при получении определенной температуры деталь которая вращалась прекращает движение. После этого происходит проковка деталей. Ниже изображена методика работы данной технологии, где 1 это тормоз, а 2 и 3 болванки

• Инерционная

Принцип ее работы довольно прост: во время вращения насаженного на шпиндель маховика скапливается энергия. Когда скорость вращения достигнет нужного значения, заготовки направляются друг на друга нагрузкой. После остановки шпинделя заканчивается и процесс сварки. Ниже на схематическом рисунке изображен принцип работы 1 – маховик 2, 3 – детали

• Вибротрением

Известна как колебательная. Принцип работы в колебании под конкретным углом двух или одной детали. Сварка вибротрением употребляется время от времени, при этом более подходит для соединения термо- и реактопластов.

https://www.youtube.com/watch?v=w7yz9cMh-bI

• Орбитальная

Уделите внимание этому виду. В этом пункте мы кратко опишем принцип ее работы.

Суть способа в том что слияние происходит когда две детали вращаются одна вокруг другой. Потом происходит совмещение осей заготовок что вызывает их остановку и окончание сварки, после происходит проковка.

При таком виде сварки идет равномерное выделение тепла что позволяет беспрепятственно варить заготовки у которых большая площадь поперечного разреза. Ниже на рисунке, а – нагрев, б – проковка.

• Радиальная

При использовании этой технологией используется 2 кольца – внешнее и внутренне. Они вращаются под конкретным углом, в результате выделяется тепло, которое плавит окончания трубок. При этом дополнительно можно оказывать давление на трубы.

Процесс

В этом пункте мы опишем сам процесс . Во-первых, нужно подготовить металл. Но если вы будете использовать сварку трением, это не занимает основное место так как она никак не влияет на свойства сварного соединения, а все шероховатости потом исправляются.

Поэтому детали можно разрезать дисковой пилой или просто ножницами по металлу.

Не переживайте если возникнут неровности, это можно исправить затиранием или просто сделать процесс нагревания более длительным.

Также можно не обращать внимания на внешние загрязнения метала так как при нагревании ржавчина, следы краски или масла исчезают.

Для получения качественного шва, нужно правильно установить режим сварки.

Для настройки режима необходимо учитывать много деталей и так как новичкам сложно устанавливать каждое значение ниже мы приведем оптимальный алгоритм следуя которому вы, по началу сможете задать оптимальные настройки однако что бы понимать суть процесса необходимо будет ознакомиться с регламентом.

Первый параметр, который выставляется — скорость вращения деталей. Все зависит от используемого металла: к примеру для заготовок из титана это 4 или 5, для деталей из алюминия и меди, или их сплавов хватит 2, а если нужно варить из черного металла то лучший вариант от 2,6 до 3

После этого настраивается удельное давление притирки: благодаря ему можно улучшить и ускорить процесс сварки трением. Стандарта здесь нет, так как все зависит от металла с которым вы будете работать.

Например при сварке трением деталей ил углеродистой стали мы задаем время притирки в пределах 1-3 секунд и выставляем значение в 10 Мегапаскалей. Но все равно напоминаем о важности ознакомления с нормативными документами.

Следующим шагом идет настройка удельного давления нагрева, здесь также все зависит от сплава с которым вы будете работать. Если деталь из низколегированной стали или углеродистой необходимое значение 30-60 Мегапаскалей.

Если же вы будете использовать инструментальную или например жаропрочную стали то значение составляет 60-120 Мегапаскалей, если из алюминия то вполне будет хватать 7-20 Мегапаскалей.

Также нужно помнить о настройки удельного давления проковки. Тут все зависит от пластических свойств выбранного метала. Например для алюминия достаточно 8 – 10 Рн (Мегапаскалей). Рекомендованое время проковки – до 3 секунд

Последний параметр это длительность торможения и длительность нагрева деталей. При установке этого параметра единых стандартов нет, можете пофантазировать и попробовать разные варианты.

Единственное что нужно помнить – длительность торможения должна быть небольшой.

Оснащение

В оснащение могут входить различные компоненты, это зависит от цены набора и сферы внедрения. В обычный набор входит: сварочная машинка, станка, снимающего грат, а еще бота или манипулятора, с его помощью можно смещать заготовки имеющие большие размеры.

Для настройки оснащения необходимо устанавливать такие параметры: величина болванки, скорость сварки трением и мощность привода шпинделя.

У опытных сварщиков не возникнет проблем с настройкой большей части этих опций, но при расчете силы привода возникают трудности. Поэтому советуем применять последующую формулу:

Формула расчета

S — площадь сечения которое необходимо сварить, а N сталая величина значение которой 20 Вт/мм2.

Выводы

Технологии которые мы описали, это простой, однако действенный способ сварки трением. Если их использовать есть возможность повысить продуктивность, улучшить качество соединения, а и работать с разнородными металлами.

Был ли у вас опыт работы с этой технологией? Своим опытом можете поделиться в комментариях.

А также рекомендуем посмотреть с видео, где детально описывается технология сварки трением с перемешиванием алюминиевых сплавов.