Istnieje wiele rodzajów metod zgrzewania tarciowego, które mogą zoptymalizować proces produkcyjny. W tym artykule dokonamy przeglądu kilku różnych typów. Zrozumienie tych różnych typów pomoże Ci zdecydować, który z nich może zwiększyć precyzję i zmniejszyć całkowity koszt i czas cyklu dla Twojej aplikacji.

Porozmawiaj z Pierce’em o projektach i produkcji bardziej efektywnych rolek przemysłowych.

Co to jest zgrzewanie tarciowe?

Zanim rozłożymy różne typy, zdefiniujmy proces zgrzewania w stanie stałym znany jako zgrzewanie tarciowe. Spawanie w stanie stałym odnosi się do procesów spawania, które nie wykorzystują zewnętrznego ciepła. Zamiast tego, do stanu stałego stosuje się zewnętrzny nacisk w celu utworzenia spoiny. W procesie zgrzewania tarciowego, łączone elementy obracają się względem siebie. Ruch ten powoduje tarcie, które nagrzewa materiały na powierzchniach styku. Siła wysokiego ciśnienia jest stosowana do momentu zakończenia cyklu zgrzewania. Zgrzewanie tarciowe może być stosowane do łączenia różnych metalowych (takich jak stal i aluminium) prętów i rur o średnicy przekraczającej 100 mm.

Jak działa zgrzewanie tarciowe

Zgrzewanie tarciowe działa zgodnie z podstawami tarcia. Proces wykorzystuje tarcie do wytworzenia ciepła formującego plastycznie na styku spoin. Na przykład, ciepło tarcia wytwarzane na stali wynosi zazwyczaj około 900-1300 stopni Celsjusza. Po osiągnięciu odpowiedniej temperatury, zewnętrzna siła nacisku jest coraz częściej stosowana, aż do momentu utworzenia trwałego połączenia spawanego.

Pomimo że istnieje kilka różnych typów zgrzewania tarciowego, wszystkie one opierają się na wspólnej zasadzie działania. Po pierwsze, jeden przedmiot obrabiany jest umieszczany w uchwycie napędzanym przez wirnik, podczas gdy drugi jest nieruchomy. Wirnik umożliwia obracanie się zamocowanego elementu z dużą prędkością. Do nieruchomego przedmiotu przykładana jest siła nacisku, która powoduje jego zetknięcie z obracającym się przedmiotem. W momencie zetknięcia się obrabianych przedmiotów powstaje duża siła tarcia, która wytwarza znaczne ciepło na stykających się powierzchniach do momentu zmiękczenia obu materiałów, co określa się również jako uplastycznienie. Gdy materiały osiągną stan uplastycznienia, do statycznego elementu przykładane jest większe ciśnienie kucia, co zmusza dwa materiały do stopienia się ze sobą. Po stopieniu się części i ochłodzeniu styku, wirnik zatrzymuje się, gdy temperatura obniży się i materiały ponownie się zestalą. Ciśnienie kucia jest utrzymywane przez kilka sekund, a następnie uwalniane, po czym spoina zostaje ukończona.

5 typów zgrzewania tarciowego

Inercyjne zgrzewanie tarciowe

Co to jest bezwładnościowe zgrzewanie tarciowe? Inercyjne zgrzewanie tarciowe wykorzystuje koła zamachowe o różnych rozmiarach, które są przymocowane do uchwytu i wału wrzeciona. Do wału wrzeciona podłączony jest silnik, który obraca element. Na początku cyklu spawania silnik jest podłączony do wału wrzeciona i obraca część do żądanej prędkości obrotowej. Po osiągnięciu żądanej prędkości silnik jest odłączany od wału wrzeciona. W oparciu o ciężar części, wału wrzeciona, uchwytu i kół zamachowych, bezwładność obrotowa jest tworzona przez swobodnie obracające się elementy. W tym momencie następuje opisany powyżej proces zgrzewania tarciowego, wykorzystujący bezwładność obrotową do wytworzenia ciepła tarcia, gdy części są ze sobą łączone. Dowiedz się, dlaczego powinieneś połączyć zgrzewanie bezwładnościowe z obróbką CNC.

Direct Drive Friction Welding

W tym procesie silnik napędu wrzeciona jest na stałe przymocowany do wału wrzeciona. Silnik kontynuuje napędzanie obracającej się części, gdy dwa elementy są łączone, tworząc w ten sposób ciepło tarcia. W oparciu o zdefiniowany program CNC, wrzeciono jest stale spowalniane w trakcie procesu zgrzewania, zatrzymując się w określonym punkcie. Ten rodzaj zgrzewania tarciowego jest korzystny, gdy pożądana jest określona orientacja pomiędzy zgrzewanymi elementami.

Liniowe zgrzewanie tarciowe

Ten proces jest podobny do bezwładnościowego zgrzewania tarciowego; jednakże ruchomy uchwyt nie obraca się. Zamiast tego oscyluje w ruchu poprzecznym. Podczas całego procesu dwa obrabiane elementy są utrzymywane pod ciśnieniem. Proces ten wymaga, aby obrabiane elementy charakteryzowały się wysoką wytrzymałością na ścinanie i wymaga bardziej skomplikowanych maszyn niż zgrzewanie bezwładnościowe. Jedną z zalet tej metody jest możliwość łączenia elementów o dowolnym kształcie (zamiast tylko okrągłych interfejsów).

Spawanie tarciowe z przemieszaniem (FSW)

FSW jest procesem łączenia w stanie stałym, który wykorzystuje niekonsumpcyjne narzędzie do łączenia dwóch licujących się elementów. Ciepło jest wytwarzane w wyniku tarcia pomiędzy obracającym się narzędziem a materiałem obrabianego przedmiotu, co prowadzi do powstania zmiękczonego obszaru w miejscu styku. Podczas przesuwania narzędzia wzdłuż linii złącza następuje mechaniczne wymieszanie zmiękczonego materiału dwóch kawałków metalu i wykucie granicy spoiny poprzez mechaniczny nacisk wywierany przez narzędzie. Metoda FSW jest wykorzystywana w nowoczesnym przemyśle stoczniowym, kolejowym i lotniczym.

Orbitalne zgrzewanie tarciowe

Orbitalne zgrzewanie tarciowe jest podobne do obrotowego zgrzewania tarciowego, ale obie zgrzewane części obracają się w tym samym kierunku i z tą samą prędkością, ale ich osie są przesunięte maksymalnie o 1/8″. Po zakończeniu cyklu spawania i zwolnieniu obrotów, części wracają do tej samej osi, a ciśnienie kucia jest utrzymywane podczas ponownego zestalania się materiałów.

Zastosowanie

Spawanie tarciowe może być stosowane do budowy lepszych przemysłowych wałków, rur i wałów. Proces ten jest często wykorzystywany do produkcji tych podzespołów dla drukarek przemysłowych, sprzętu do przenoszenia materiałów, a także w przemyśle samochodowym, lotniczym, morskim i naftowym. Inne przykłady komponentów obejmują koła zębate, rury osiowe, linie napędowe, zawory, tłoczyska hydrauliczne, tuleje wałków do ciężarówek, wały pomp, wiertła, pręty łączące itp.

Korzyści

Spawanie tarciowe jest procesem przyjaznym dla środowiska, który nie tworzy dymu ani nie uwalnia innych szkodliwych toksyn do atmosfery. Ponadto, oferuje dużą kontrolę nad strefą wpływu ciepła, co zmniejsza zmiany właściwości materiału. Nie wymaga również stosowania metalu wypełniającego (co pozwala zaoszczędzić na kosztach surowca). Wreszcie, zgrzewanie tarciowe oferuje prostą automatyzację, szybkie prędkości, wydajne zgrzewy i możliwość łączenia różnych metali.

Gotowi do rozpoczęcia zgrzewania tarciowego?

Jeśli zgrzewanie tarciowe brzmi tak, jakby mogło przynieść korzyści Twojej aplikacji, skontaktuj się z nami. Podczas naszej rozmowy możemy omówić, który typ zgrzewania tarciowego może być najlepszą opcją i czy jesteśmy najlepiej dopasowanym dostawcą do zgrzewania bezwładnościowego Twoich podzespołów.