May iba't ibang paraan ng welding. Kabilang sa mga ito ay tulad ng isang kakaibang proseso bilang friction stir welding. Ang natatanging tampok nito ay ang kawalan ng mga consumable tulad ng mga electrodes, welding wire, shielding gases. Ang isang bagong binuo na paraan ay nakakakuha ng malawakang pagtanggap.
Kasaysayan ng Pagpapakita
Ang kasaysayan ng friction stir welding (FSW) ay nagsimula noong 1991. Ito ay isang makabagong pag-unlad ng British Welding Institute (TWI). Pagkalipas ng ilang taon, ginamit ang teknolohiya sa paggawa ng mga sasakyang panghimpapawid at barko.
Ang mga unang kumpanyang naglagay ng bagong teknolohiya sa produksyon ay ang Norwegian Marine Aluminum at ang American Boeing. Gumamit sila ng welding equipment mula sa ESAB concern, na dalubhasa sa mga development sa larangan ng rotational friction welding (PCT), sa kanilang mga negosyo.
Simula noong 2003, patuloy na sinasaliksik ng kumpanya ang mga posibilidad ng friction stir welding. Halimbawa, mayroongAng mga pamamaraan ay binuo para sa hinang aluminyo haluang metal at ang kanilang mga pagbabago, na ginagamit sa paggawa ng mga sasakyang panghimpapawid, barko at mga lalagyan ng tren.
Sa industriya ng sasakyang panghimpapawid, nakitang posible na palitan ang mga riveted joint ng mga welded. Bukod dito, ang bilis ng hinang sa pamamagitan ng paraan ng FSW ay makabuluhang lumampas sa bilis ng electric arc. Ang 6m long weld ay maaaring mabuo sa isang minuto, habang ang conventional welding speed ay 0.8-2m/min lang para sa part na 0.5cm ang kapal.
Ang esensya ng proseso
Ang pagsasama ng metal ay nangyayari dahil sa pag-init sa welding zone sa pamamagitan ng friction method. Ang pangunahing tool sa welding ng friction stir welding ay isang metal rod, na binubuo ng dalawang halves: isang collar at isang balikat.
Sa nakausli nitong bahagi, ang umiikot na baras ay inilulubog sa materyal, na nagdudulot ng malakas na pag-init. Ang supply nito ay limitado sa pamamagitan ng balikat, hindi pinapayagan ang workpiece na welded na dumaan. Sa heating zone, ang materyal ay makabuluhang pinapataas ang plasticity nito at, pinindot pababa ng balikat, ay bumubuo ng isang solong masa.
Ang susunod na hakbang ay ang paggalaw ng baras sa kahabaan ng welded zone. Sa pasulong, pinaghahalo ng balikat ang pinainit na masa ng metal, na, pagkatapos lumamig, ay bumubuo ng isang malakas na koneksyon.
Ano ang nakakaapekto sa kalidad ng STP
Ang Friction stir welding ay isang patuloy na nagbabagong proseso. Ngunit mayroon na ngayong ilang mga parameter na nakakaapekto sa kalidad ng koneksyon:
- Puwersa na nabuo ng tool.
- Rate ng feedwelding head.
- Ang halaga ng balikat.
- Ang circumferential speed ng pag-ikot ng rod.
- Tilt angle.
- Lakas ng pagpapakain ng pamalo.
Pagmamanipula ng mga katangian ng hinang ay nagbibigay-daan sa iyo upang makamit ang koneksyon ng hindi magkatulad na mga metal. Halimbawa, aluminyo at lithium. Ang Lithium, dahil sa mababang density at mataas na lakas nito, ay maaaring kumilos bilang isang alloying component ng mga bahagi ng aluminum alloy, na nagpapahintulot sa teknolohiyang ito na magamit sa industriya ng aerospace.
Madaling mapapalitan ng friction stir welding ang forging, stamping, casting, kapag ginagamit ang mga ito upang makagawa ng mga bahagi mula sa mga metal na mahirap itugma. Halimbawa, ang mga bakal na may austenite at pearlite na istraktura, mga bakal na gawa sa aluminum o bronze.
Sa anong mga lugar ang ginagamit
Ang mga industriya tulad ng industriya ng automotive ay patuloy na gumagawa kung paano pataasin ang mga katangian ng lakas ng produkto habang binabawasan ang timbang nito. Kaugnay nito, mayroong patuloy na pagpapakilala ng mga bagong materyales na dati ay hindi karaniwan dahil sa pagiging kumplikado ng pagproseso. Parami nang parami, ang mga elemento ng istruktura gaya ng mga subframe at kung minsan ang buong katawan ay gawa sa aluminyo o kumbinasyon ng aluminyo.
Kaya, noong 2012, naglapat ang Honda ng additive manufacturing at friction stir welding upang makagawa ng mga subframe para sa mga sasakyan nito. Ipinakilala nila ang kumbinasyon ng bakal at aluminyo.
Ang pagkasunog ng mga metal sheet ay maaaring mangyari sa paggawa ng mga body weldment mula sa aluminyo. Ang pagkukulang na ito ay pinagkaitan ng STP. Bukod diyannababawasan ang konsumo ng kuryente ng 1.5-2 beses, nababawasan ang halaga ng mga consumable gaya ng welding wire, shielding gases.
Bukod sa paggawa ng sasakyan, ginagamit ang STP sa mga sumusunod na lugar:
- Industriya ng konstruksyon: aluminum support trusses, bridge span.
- Transportasyon sa tren: mga frame, mga gulong na bogies, mga bagon.
- Paggawa ng barko: mga bulkhead, mga elemento ng istruktura.
- Eroplano: mga tangke ng gasolina, bahagi ng fuselage.
- Industriya ng pagkain: iba't ibang lalagyan para sa mga produktong likido (gatas, beer).
- Produksyon ng kuryente: mga motor housing, parabolic antenna.
Bilang karagdagan sa mga aluminyo na haluang metal, ang friction stir welding ay ginagamit upang makakuha ng mga compound ng tanso, halimbawa, sa paggawa ng mga lalagyan ng tanso para sa pagtatapon ng ginastos na radioactive fuel.
mga benepisyo ng STP
Ang pag-aaral sa FSW ay naging posible na pumili ng mga welding mode kapag sumasali sa iba't ibang grupo ng mga haluang metal. Sa kabila ng katotohanan na sa una ang FSW ay binuo upang gumana sa mga metal na may mababang punto ng pagkatunaw, tulad ng aluminyo (660 ° C), nang maglaon ay nagsimula itong gamitin upang sumali sa nikel (1455 ° C), titanium (1670 ° C), bakal. (1538 ° C).
Ipinapakita ng pananaliksik na ang weld na nakuha sa paraang ito ay ganap na tumutugma sa istraktura nito sa metal ng mga bahaging i-welded at may mas mataas na mga indicator ng lakas, mas mababang gastos sa paggawa at mababang natitirang deformation.
Tamaginagarantiyahan ng napiling welding mode ang pagkakatugma ng weld material at ang metal na hinangin ayon sa mga sumusunod na indicator:
- lakas ng pagod:
- flexural at tensile strength;
- katigasan.
Mga kalamangan sa iba pang uri ng welding
Ang STP ay maraming pakinabang. Kabilang sa mga ito:
- Hindi nakakalason. Hindi tulad ng iba pang mga varieties, walang electric arc burning, dahil sa kung saan ang tinunaw na metal ay sumingaw sa welding zone.
- Tumaas na bilis ng pagbuo ng tahi, na nagreresulta sa mas mabilis na mga oras ng pag-ikot.
- Binabawasan ng kalahati ang mga gastos sa enerhiya.
- Hindi na kailangan para sa karagdagang pagproseso ng weld. Ang Friction Stir Tool ay bumubuo ng perpektong weld nang hindi nangangailangan ng paghuhubad.
- Hindi na kailangan ng karagdagang mga consumable (welding wire, industrial gases, fluxes).
- Ang kakayahang makakuha ng mga metal joint na hindi magagamit para sa iba pang uri ng welding.
- Walang kinakailangang espesyal na paghahanda ng mga welding edge, maliban sa paglilinis at degreasing.
- Pagkuha ng homogenous na weld structure na walang pores, na nagreresulta sa mas madaling kontrol sa kalidad, na kinokontrol para sa friction stir welding GOST R ISO 857-1-2009.
Paano sinusuri ang kalidad ng isang weld
Ang kalidad ng welding ay sinusuri ng dalawang uri ng kontrol. Ang una ay nagsasangkot ng pagkasira ng prototype na nagreresulta mula sakoneksyon ng dalawang bahagi. Ang pangalawa ay nagpapahintulot sa pag-verify nang walang pagkasira. Ginagamit ang mga pamamaraan tulad ng optical control, audiometric examination. Nakakatulong ito upang matukoy ang pagkakaroon ng mga pores at hindi magkakatulad na mga inklusyon na nagpapababa sa mga katangian ng tahi. Ang mga resulta ng sound control ay isang diagram na malinaw na nagpapakita ng mga lugar kung saan ang acoustic echo ay lumihis mula sa karaniwan.
Mga disadvantage ng pamamaraan
Na may maraming pakinabang, ang friction welding method ay may kasamang disadvantages:
- Kawalan ng kadaliang kumilos. Kasama sa STP ang koneksyon ng mga nakapirming bahagi, na mahigpit na naayos sa espasyo. Nagpapataw ito ng ilang partikular na katangian sa friction stir welding equipment, gaya ng immobility.
- Mababang versatility. Ang malalaking kagamitan ay na-configure upang maisagawa ang parehong uri ng mga operasyon. Kaugnay nito, ang mga aparato para sa hinang ay idinisenyo para sa mga tiyak na gawain. Halimbawa, para sa pagwelding ng mga sidewall ng kotse sa isang conveyor, at wala nang iba pa.
- Ang welding seam ay may radial structure. Kaugnay nito, sa ilang uri ng pagpapapangit o kapag ang bahagi ay pinapatakbo sa isang agresibong kapaligiran, maaaring maipon ang pagkahapo ng weld.
Mga uri ng STP ayon sa prinsipyo ng pagkilos
Ang mga proseso ng welding batay sa friction ay maaaring hatiin sa ilang uri:
- Linear friction. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay upang makakuha ng isang permanenteng koneksyon hindi bilang isang resulta ng pagkilos ng isang umiikot na tip, ngunit dahil sa paggalaw ng mga bahagi na may kaugnayan sa bawat isa. Kumikilos sa ibabaw sa punto ng contact, lumikha silaalitan at dahil dito mataas ang temperatura. Sa ilalim ng presyon, ang mga magkadugtong na bahagi ay natutunaw, at isang welded joint ay nabuo.
- Radial welding. Ang pamamaraang ito ay ginagamit para sa paggawa ng mga lalagyan ng malalaking diameter, mga tangke ng tren. Ito ay bumagsak sa katotohanan na ang mga joints ng mga bahagi ay pinainit ng isang umiikot na singsing na nakasuot sa labas. Sa pamamagitan ng friction, nagiging sanhi ito ng temperatura na malapit sa punto ng pagkatunaw. Ang isang halimbawa ng isang enterprise na gumagamit ng teknolohiyang ito ay Sespel, isang Cheboksary tank car manufacturer. Kinukuha ng friction stir welding ang karamihan sa gawaing welding.
- Stud welding. Pinapalitan ng iba't-ibang ito ang koneksyon ng rivet. Ang ganitong uri ay ginagamit para sa magkakapatong na koneksyon. Ang umiikot na pin sa punto ng pakikipag-ugnay ay nagpapainit sa mga bahagi na hinangin. Mula sa mataas na temperatura, ang pagkatunaw ay nangyayari, at ang pin ay tumagos sa loob. Kapag lumalamig, lumilikha ito ng matatag na permanenteng koneksyon.
Mga uri ng STP ayon sa antas ng kahirapan
Ang mga welding operation na isinagawa gamit ang friction ay maaaring hatiin sa planar at volumetric. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga varieties na ito ay na sa unang kaso, ang weld ay nabuo sa dalawang-dimensional na espasyo, at sa pangalawa - sa tatlong-dimensional na espasyo.
Kaya, para sa mga planar joint, ang welding equipment manufacturer na ESAB ay nakabuo ng 2D LEGIO machine. Ito ay isang nako-customize na friction stir welding system para sa iba't ibang non-ferrous na metal. Iba't ibang laki ng pangkatpinapayagan ka ng kagamitan na magwelding ng mga bahagi ng maliliit at malalaking sukat. Ayon sa pagmamarka, ang kagamitan ng LEGIO ay may ilang mga layout, na naiiba sa bilang ng mga ulo ng hinang, ang kakayahang magwelding sa ilang mga direksyon ng ehe.
May mga 3D na robot para sa mga welding na trabaho na may mga kumplikadong posisyon sa kalawakan. Ang mga naturang aparato ay naka-install sa mga conveyor ng sasakyan, kung saan kinakailangan ang mga welds ng isang kumplikadong pagsasaayos. Ang isang halimbawa ng naturang mga robot ay ang Rosio ng ESAB.
Konklusyon
Ang STP ay maihahambing sa mga tradisyonal na uri ng welding. Ang malawakang paggamit nito ay hindi lamang nangangako ng mga benepisyo sa ekonomiya, kundi pati na rin ang pangangalaga sa kalusugan ng mga taong nagtatrabaho sa produksyon.
