Există mai multe tipuri de metode de sudare prin frecare care vă pot optimiza procesul de fabricație. În acest articol, vom trece în revistă mai multe tipuri diferite. Înțelegerea acestor tipuri diferite vă va ajuta să decideți care dintre ele poate crește precizia și poate reduce costul total și durata ciclului pentru aplicația dumneavoastră.

Vorbim cu Pierce despre proiecte și fabricarea unor role industriale mai eficiente.

Ce este sudarea prin frecare?

Înainte de a descompune diferitele tipuri, să definim procesul de sudare în stare solidă cunoscut sub numele de sudare prin frecare. Sudarea în stare solidă se referă la procesele de sudare care nu utilizează căldură externă. În schimb, se aplică o presiune externă asupra unei stări solide pentru a forma sudura. În cazul sudării prin frecare, piesele de prelucrat care urmează să fie îmbinate se rotesc una în raport cu cealaltă. Această mișcare creează frecare, care încălzește materialele la suprafețele de contact. Se aplică o forță de presiune ridicată până când ciclul de sudare este complet. Sudarea prin frecare poate fi utilizată pentru a îmbina o varietate de bare și tuburi metalice (cum ar fi oțelul și aluminiul) cu diametrul de peste 100 mm.

Cum funcționează sudarea prin frecare

Sudarea prin frecare funcționează urmând principiile fundamentale ale fricțiunii. Procesul folosește frecarea pentru a crea o căldură de formare a plasticului la interfața de sudare. De exemplu, căldura de frecare creată pe oțel este de obicei în jur de 900-1300 grade Celsius. După ce se atinge temperatura corespunzătoare, se aplică din ce în ce mai mult o forță de presiune externă până când piesele formează o îmbinare sudată permanentă.

Deși există mai multe tipuri diferite de sudare prin frecare, toate acestea urmează un principiu de lucru comun. În primul rând, o piesă de prelucrat este plasată într-un mandrină acționată de un rotor, în timp ce cealaltă este menținută staționară. Rotorul permite piesei de prelucrat montate să se rotească la viteze mari. O forță de presiune este aplicată pe piesa de lucru staționară, aducând-o în contact cu piesa de lucru rotativă. Atunci când piesele se ating, se creează o forță de frecare ridicată care generează o căldură semnificativă pe suprafețele în contact până când cele două materiale se înmoaie, ceea ce se numește și plasticizare. Odată ce materialele ating starea de plasticizare, se aplică o presiune de forjare mai mare asupra piesei statice, forțând cele două materiale să se unească. După ce piesele se contopesc și interfața începe să se răcească, rotorul se oprește odată ce temperatura se reduce și materialele se resolidifică… Presiunea de forjare este menținută timp de câteva secunde și apoi eliberată, moment în care sudarea este finalizată.

5 tipuri de sudare prin frecare

Sudare prin frecare cu inerție

Ce este sudarea prin frecare cu inerție? Sudarea prin frecare cu inerție prezintă volane de dimensiuni diferite care sunt atașate la mandrină și la arborele axului. Un motor este conectat la arborele fusului pentru a roti piesa. La începutul ciclului de sudare, motorul este conectat la arborele fusului și rotește piesa la viteza de rotație dorită. Odată ce viteza dorită este atinsă, motorul este deconectat de la arborele fusului. Pe baza greutății piesei, a arborelui fusului, a mandrinei și a volanților, componentele care se rotesc liber creează o inerție de rotație. În acest moment are loc procesul de sudare prin frecare, așa cum a fost descris mai sus, utilizând inerția de rotație pentru a crea căldură prin frecare atunci când piesele sunt aduse împreună. Aflați de ce ar trebui să combinați sudarea prin inerție cu prelucrarea CNC.

Sudare prin frecare cu acționare directă

În acest proces, motorul de acționare a fusului este atașat permanent la arborele fusului. Motorul continuă să acționeze piesa rotativă în timp ce cele două piese sunt aduse împreună, creând astfel căldura de frecare. Pe baza unui program CNC definit, arborele este încetinit continuu pe măsură ce are loc procesul de sudare, oprind arborele într-un punct prestabilit. Acest tip de sudare prin frecare este benefic atunci când se dorește o anumită orientare între componentele sudate.

Sudare prin frecare liniară

Acest procedeu este similar cu sudarea prin frecare prin inerție; cu toate acestea, mandrina mobilă nu se rotește. În schimb, acesta oscilează într-o mișcare laterală. Cele două piese de prelucrat sunt menținute sub presiune pe parcursul întregului proces. Acest proces necesită ca piesele de prelucrat să aibă o rezistență mare la forfecare și implică utilaje mai complicate decât sudarea prin inerție. Un avantaj al acestei metode estecă oferă capacitatea de a îmbina piese de orice formă (în loc de doar interfețe circulare).

Sudarea prin fricțiune (FSW)

FSW este un proces de îmbinare în stare solidă care utilizează o unealtă neconsumabilă pentru a îmbina două piese aflate față în față. Căldura este generată de frecarea dintre unealta rotativă și materialul piesei de prelucrat, ceea ce duce la o regiune înmuiată la interfață. În timp ce unealta se deplasează de-a lungul liniei de îmbinare, aceasta amestecă mecanic materialul înmuiat al celor două bucăți de metal și forjează interfața de sudură prin presiunea mecanică aplicată de sculă. FSW este utilizat în construcțiile navale moderne, în trenuri și în aplicațiile aerospațiale.

Sudarea prin frecare orbitală

Sudarea prin frecare orbitală este similară cu sudarea prin frecare rotativă, dar ambele piese sudate sunt rotite în aceeași direcție și la aceeași viteză, dar axele lor sunt decalate cu până la 1/8″. Pe măsură ce ciclul de sudură este finalizat și rotația este încetinită, piesele sunt readuse pe aceeași axă, iar presiunea de forjare este menținută în timp ce materialele se resolidifică.

Aplicații

Sudarea prin frecare poate fi folosită pentru a construi role, tuburi și arbori industriali mai buni. Procesul este adesea folosit pentru a fabrica aceste subansamble pentru imprimante industriale, echipamente de manipulare a materialelor, precum și pentru aplicații auto, aerospațiale, marine și petroliere. Alte exemple de componente includ angrenaje, tuburi de osii, linii de transmisie, supape, tije de piston hidraulic, bucșe de role pentru camioane, arbori de pompă, burghie, tije de conexiune etc.

Avantaje

Sudarea prin frecare este un proces ecologic care nu creează fum sau eliberează alte toxine dăunătoare în atmosferă. Apoi, oferă un mare control asupra zonei afectate de căldură, ceea ce reduce modificarea proprietăților materialului. De asemenea, nu necesită metal de adaos (ceea ce permite economisirea costurilor cu materia primă). În cele din urmă, sudarea prin frecare oferă o automatizare simplă, viteze rapide, suduri eficiente și capacitatea de a combina o varietate de metale.

Pregătiți să începeți sudarea prin frecare?

Dacă sudarea prin frecare vi se pare că ar putea fi benefică pentru aplicația dumneavoastră, vă rugăm să ne contactați. În timpul conversației noastre, putem discuta ce tip de sudare prin frecare ar putea fi cea mai bună opțiune și dacă suntem cel mai potrivit furnizor pentru a vă suda prin inerție subansamblele.