Сварка трением

Сварка трением (Friction Spot Joining) представляет собой разработанный Kawasaki Heavy Industries принципиально новый революционный метод соединения материалов. Данный метод использует инновационные технологии и открывает дополнительные возможности в области обработки легких сплавов, таких как алюминиевые, магниевые и др.

Инновационность метода заключается в его удивительной простоте. Цилиндрический стержень с небольшим выступом («шпилькой») на конце, вращаясь, погружается в соединяемый материал и, образуя созданным давлением химические связи, извлекается обратно. Вращение стержня смягчает материал посредством фрикционного тепла и создает эффект «пластичного растекания» за счет сил, возникающих при осевом вращении, тем самым, сваривая верхнюю и нижнюю части материала в данной точке. Весь процесс сварки от начала до конца обычно занимает считанные секунды.

Сварочный инструмент (Joining tool)

Сварочный инструмент представляет собой стержень, имеющий на конце небольшой выступ с резьбой — «шпильку». Внешняя кромка стержня («плечо») дугообразно выгнута, в результате чего инструмент образует с одной стороны свариваемого материала лунку в форме блюдца. В зависимости от технологических условий могут использоваться стержни различных форм и размеров.

Процесс сварки (Joining process)

Процесс сварки осуществляется в три этапа:

1. Погружение

Стержень, вращаясь, давит на соединяемые поверхности с заданным усилием. Это давление создает нагрев от трения между поверхностью и шпилькой на конце стержня, размягчая металл и позволяя шпильке полностью погрузиться в материал.

2. Соединение

Шпилька полностью погружается в рабочую поверхность; сильное давление поддерживается и после того, как плечо инструмента по внешнему краю соприкасается с материалом (см. рисунок ниже).

3. Выведение

После завершения процесса соединения шпилька и стержень выводятся из материала.

Механизм сварки (Joining mechanism)

Фактор прочности

Прочность соединения при использовании сварки трением сопоставима с прочностью точечной сварки!

В точке сварки за счет нагрева до высоких температур и последующего эффекта «растекания» вещества вокруг шпильки из рекристаллизовавшегося материала образуется особая зона. Как уже упоминалось, растекание вещества происходит в двух перпендикулярных друг другу плоскостях — вдоль оси вращения стержня и вокруг этой оси. Образуемая зона характеризуется высокой прочностью и исключительной эластичностью, гарантируя отличные механические свойства. Результаты испытаний на разрыв, разлом, а также ряд других подтверждают, что прочность сварки трением сопоставима с обычной точечной сваркой.

Особенности сварки трением

1. Высокое качество и высокая прочность

Процесс сварки трением не требует расплавления материала. Тепловой нагрев по сравнению с точечной сваркой невысок. Как результат — меньше степень тепловых деформаций для достижения выдающихся прочностных характеристик.

2. Экономия энергии и снижение эксплуатационных расходов

Энергия, необходимая для сварки трением не превышает энергии, потребляемой двумя сервомоторами, осуществляющими манипулирование сварочным инструментом. Фактически, для сварки трением необходима мощность, эквивалентная 1/20 мощности, потребляемой сварочным оборудованием при обычной точечной сварке. В добавок, нет необходимости в блоках питания большой емкости, что приводит к значительному сокращению затрат на оборудование.

3. Простота и экономичность системы

Система сварочных механизмов весьма проста, нет потребностей в дополнительном оборудовании, которое требуется для точечной сварки. Не требуется ни холодной воды, ни сжатого воздуха, что также действует как упрощающий и снижающий затраты фактор.

4. Сварочный инструмент с большим жизненным циклом

Сварочный инструмент, используемый в сварке трением, не подвержен износу при работе с алюминиевыми сплавами. Даже после нескольких сотен тысяч сделанных соединений обычно отсутствуют какие-либо сообщения о рекламации.

5. Чистота рабочей среды

Благодаря отсутствию пыли и дыма, а также отсутствию необходимости в большом электрическом токе, процесс сварки трением экологически чист и не создает дополнительных электромагнитных помех.

Сравнение плюсов и минусов различных способов сварки

Пример сравнения системы классической точечной сварки и сварки трением

Смотрите также:

Роботы по направлению
«Сварка трением»

BX серия

количество
моделей: 9

BT серия

количество
моделей: 1

CX серия

количество
моделей: 3

ZH серия

количество
моделей: 1

ZX серия

количество
моделей: 5

ZT серия

количество
моделей: 4