Сварка трением ГОСТ

Содержание
  1. Сварка трением ГОСТ – Справочник металлиста
  2. Принцип действия
  3. Преимущества сварки трением
  4. Недостатки сварки трением
  5. Виды сварки трением
  6. Сварка трением с перемешиванием
  7. Радиальная сварка трением
  8. Штифтовая сварка трением
  9. Линейная сварка
  10. Заключение
  11. Сварка трением перемешиванием
  12. Необходимо отметить следующие ключевые преимущества СТП
  13. Виды сварки металлов: классификация, их краткая характеристика и область применения
  14. Термический класс сварки
  15. Электродуговая
  16. Электронно-лучевая (ГОСТ Р 57550)
  17. Термитная (ГОСТ Р 57181-2016)
  18. Электрошлаковая (ГОСТ 15164-78)
  19. Газопламенная (ГОСТ 12.3.036-84)
  20. Лазерная (ГОСТ 28915-91)
  21. Термомеханический класс сварки
  22. Кузнечная (ГОСТ 2601 84)
  23. Контактная электрическая (ГОСТ 15878-79)
  24. Диффузионная (ГОСТ 20549-75)
  25. Механический класс сварки
  26. Сварка трением (ГОСТ Р ИСО 4063-42)
  27. Холодная (ГОСТ 2601-74)
  28. Сварка взрывом (ГОСТ Р ИСО 857-1-2009)
  29. Ультразвуковая (ГОСТ Р 55724-2013)
  30. Сварка трением — разновидности и особенности
  31. Что такое сварка трением
  32. Справочная информация
  33. Понятие и определение сварки трением
  34. Негативные и позитивные стороны
  35. Преимущества и недостатки
  36. Режимы и процесс сварки
  37. Способы
  38. Какое оборудование необходимо?
  39. Техника безопасности
  40. Особенности технологии
  41. Разновидности
  42. Применяемое оборудование
  43. Оснащение
  44. Выводы
  45. Сварка трением
  46. Особенности процесса сварки
  47. Сварка с перемешиванием
  48. Радиальная сварка
  49. Штифтовая сварка
  50. Область применения

Сварка трением ГОСТ – Справочник металлиста

Сварка трением ГОСТ

Сварка трением – это подвид сварки давлением. Технология подразумевает нагрев свариваемых частей с помощью трения – для этого одна из них перемещается (вращается), при этом свариваясь с другой. В этой статье мы рассмотрим, как работает сварка трением, какие разновидности технологии существуют, в чем преимущества и недостатки сварки трением.

Принцип действия

Сварка трением – это процесс, преобразующий механическую энергию движения одной из деталей в тепловую энергию. Чаще всего для этого используется вращение; вращаться может либо одна из деталей, либо вставка между ними. Одновременно детали придавливаются друг к другу постоянным либо увеличивающимся давлением.

При этом нагрев происходит непосредственно в месте соединения деталей.После завершения сварочного процесса идет осадка и быстрое прекращение вращения. В сварочной зоне на стыках деталей протекают следующие процессы: при увеличении частоты вращения заготовок и воздействии сжимающего давления контактные поверхности притираются друг к другу.

Жировые и контактные пленки, присутствующие на деталях в исходном состоянии, разрушаются; после чего на смену граничному трению приходит сухое. Отдельные микровыступы начинают контактировать друг с другом и деформироваться.

Образуются ювенильные участки, где связи поверхностных атомов не насыщены – между ними тут же образуются металлические связи, которые за счет относительного движения поверхностей тут же разрушаются.

В целом техпроцесс можно разделить на следующие фазы:

  • Разрушение и удаление окисных пленок силами трения;
  • Разогрев свариваемых кромок до пластичного состояния, появление временного контакта, его разрушение; выдавливание из стыка наиболее пластичных объемов металла;
  • Прекращение вращения, образование монолитного сварного соединения.

к меню ↑

Преимущества сварки трением

Среди основных преимуществ сварки трением можно назвать следующие.

  1. Высокая производительность. Поскольку объем слоя нагреваемого металла невелик, весь цикл сварки может укладываться в достаточно короткие временные промежутки – от нескольких секунд до минуты (зависит от свойств материала и сечений свариваемых деталей); за счет этого сварка трением может считаться высокопроизводительной и конкурировать с таким процессом, как электрическая стыковая контактная сварка.
  2. Высокая энергоэффективность. Поскольку тепло генерируется локально и в небольших объемах, КПД процесса достаточно велик, и расход энергии в 5-10 раз меньше, чем, к примеру, при стыковой контактной сварке.
  3. Высокое качество соединения. Если правильно подобрать режим сварки, то прочность металла стыка и зоны возле него будет сравнима с прочностью основного металла. В стыке отсутствуют раковины, поры, инородные включения и т.д., сам металл стыка имеет равномерную структуру.
  4. Стабильное качество соединений. Детали, свариваемые при одинаковом режиме, имеют практически одинаковые свойства: временное сопротивление, ударная вязкость, угол изгиба и другие показатели в партии отличаются не более, чем на 7-10%. Это позволяет применять выборочный контроль качества, что очень важно, поскольку простые, дешевые и надежные методы контроля стыковых соединений, не разрушающие их, в условиях сварочных цехов практически отсутствуют.
  5. Низкие требования к чистоте поверхности. Зачищать поверхность свариваемых деталей нет необходимости; боковые поверхности также могут быть неочищенными. Это существенно экономит время, расходуемое на вспомогательные операции.
  6. Возможность сварки различных металлов. Сварочный процесс позволяет сваривать как одноименные, так и разноименные сплавы и металлы, при этом другие способы сварки здесь бывают бесполезны. К примеру, возможно сваривать сталь с алюминием, медью; алюминий с медью, титаном и так далее.
  7. Гигиеничность процесса. Сварочный процесс выгодно отличается отсутствием ультрафиолетового излучения, брызг расплавленного металла, вредных газов и так далее.
  8. Простота автоматизации. Процесс может выполняться на программируемых машинах с низким использованием ручного труда или вовсе без него.

к меню ↑

Недостатки сварки трением

Помимо достаточно существенных преимуществ, сварочному процессу характерны и некоторые недостатки, среди которых можно назвать следующие.

  1. Низкая универсальность процесса. С помощью сварки трением можно сварить пару деталей, из которых хотя бы одна должна являться телом вращения (труба, круглый стержень и т.д.), вторая деталь должна обладать плоскостью, к которой будет привариваться первая. Впрочем, этот недостаток не слишком существенен: как показывает практика, в машиностроении используется до 70% деталей с круглым сечением (от общего количества деталей).
  2. Громоздкость оборудования. Поскольку процесс требует использования достаточно громоздкого оборудования, он осуществим лишь при использовании стационарных машин; приварить же малую деталь к массивной конструкции с помощью переносного оборудования практически невозможно.
  3. Искривление текстурных волокон в зоне сварки. Волокна около стыка располагаются радиально, выходя на наружную поверхность детали. Если деталь работает при динамических нагрузках, в этих местах может появиться очаг усталостного разрушения, при работе в агрессивных средах – очаг коррозии. Чтобы предотвратить появление дефектов, лучше всего сохранять на детали грат. Стоит упомянуть и о неудобствах при съеме грата, когда это требуется из конструктивных соображений. Для этого требуется дополнительное время на рабочем месте либо на сварочной машине.

к меню ↑

Виды сварки трением

Существуют различные способы сварки трением. Каждый из них имеет свои особенности и область применения. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

Сварка трением с перемешиванием

Этот метод был изобретен и запатентован в 1991 году. Основной принцип предельно прост: сварка трением с перемешиванием использует вращающийся цилиндрический инструмент специальный формы с заплечиками и штырем в центре. Он погружается в линию соединения деталей, подлежащих сварке.

За счет вращения инструмента, прижимного усилия и поступательного движения образуется сварочный шов, который дополнительно формируется заплечиками.

Формирование сварного шва проводится с помощью комбинирования операций выдавливания и перемешивания; отсюда и название – сварка трением с перемешиванием.

Радиальная сварка трением

Этот метод используется для сварки труб. Тепло выделяется за счет вращения кольца, которое находится на их стыках. Как правило, материалы кольца и труб идентичны.

Штифтовая сварка трением

Этот метод часто используется при ремонтных работах. В предварительно просверленное отверстие вводится штифт из того же металла, что и детали. За счет вращения штифта образуется тепло, которое приводит к пластификации свариваемых материалов и образованию прочного соединения.

Линейная сварка

Этот метод отличается от остальных тем, что вращение не используется. Свариваемые детали трутся друг о друга, пока их поверхности не обретут необходимую пластичность и не соединятся.

Одна из деталей совершает возвратно-поступательные движения, при этом давление соединяет ее со второй деталью. После достижения достаточной температуры движения прекращаются, а давление усиливается.

Пластичный металл вытекает из зоны стыка, формируется ровная плоскость.

к меню ↑

Заключение

Мы рассмотрели такой процесс, как сварка трением. Как видите, этот сварочный процесс отличается от прочих, и имеет массу преимуществ. Однако он достаточно специфичен и подходит не для всех задач. Тем не менее, во многих случаях его использование оправдано.

Сварка трением перемешиванием

А.Г. Бойцов, В.В. Качко

New method of Friction Stir Welding (FSW) is by the effective method of receipt of high-quality connections of constructions of different geometry. In the article advantages of the method and influence of basic parameters of process on quality of the weld-fabricated guy-sutures are shown, examples of the executed works are made.

Сварка трением перемешиванием (СТП) является относительно новым методом получения неразъемных соединений материалов (запатентована The Welding Institute in UK (TWI), (Великобритания)) в 1991 году [1]. На этот способ сварки имеется более раннее отечественное авторское свидетельство СССР [2].

Выполненные в последние годы исследования показали, что СТП является эффективным способом получения высококачественных соединений конструкций различной геометрии, включая листовые материалы, пространственные профильные конструкции, трубы, восстановления изношенных деталей, модифицирования и улучшения структуры материалов, залечивания трещин и литейных дефектов.

Обладая широкими технологическими возможностями по получению неразъемных соединений деталей узлов, она может быть использована в качестве альтернативы заклепочным соединениям, контактной, шовной электродуговой, электроннолучевой и лазерной сваркам, сваривания разнородных материалов.

Таким образом, СТП становится универсальной технологией, имеющей большие перспективы в различных отраслях производства [3]. По мнению ведущих мировых экспертов, данный процесс является революционным в области сварки листовых материалов из легких сплавов (алюминиевых и магниевых). Эту технологию считают ключевой для создания авиационной техники пятого поколения.

Толщины свариваемых СТП листовых материалов достигли для алюминиевых сплавов 110 мм, а для сталей и никелевых сплавов 45 мм.

Необходимо отметить следующие ключевые преимущества СТП

  • Металлургические и производственные:
    • сварка в твердой фазе;
    • низкие деформации свариваемых изделий;
    • высокая размерная стабильность и повторяемость процесса;
    • отсутствует «выгорание» легирующих элементов;
    • высокие прочностные свойства сварного шва;
    • мелкозернистая рекристаллизованная структура сварного шва;
    • отсутствие усадочных трещин;
    • высокая скорость сварки;
    • не требуется дополнительная термическая обработка шва;
    • широкая номенклатура свариваемых материалов.
  • Экологические:
    • не требуются защитные газовые среды;
    • минимальные требования к очистке свариваемых поверхностей;
    • не требуется флюсов;
    • отсутствует выделение вредных веществ.
  • Энергетические и экономические:
    • низкое потребление энергии (2,5% от энергии, потребляемой при лазерной сварке, 10% от энергии, потребляемой при дуговой сварке);
    • снижение веса конструкций;
    • не требуется присадочных материалов;
    • быстрая окупаемость, обусловленная низким потреблением энергии и отсутствием расходных материалов;
    • уменьшение производственного цикла на 50…75% по сравнению с обычными способами сварки, например, дуговой;
    • не требуется специальной разделки кромок под сварку и обработки шва после нее.

Виды сварки металлов: классификация, их краткая характеристика и область применения

Сварка трением ГОСТ

Сварка – процесс соединения металлов при установлении межатомных связей. В зависимости от формы энергии различают следующие виды сварки.

Термический класс сварки

Термический класс сварки включает в себя разновидности сварочных работ, для которых требуется тепловая энергия. Если охарактеризовать весь процесс в нескольких словах: в результате правления на краю изделия образуется расплавленная субстанция, которая после стыковки остывает и кристаллизуется, в результате чего образуется сварочный шов.

Электродуговая

Самый популярный вид сварочных работ в наши дни осуществляется, благодаря сварочному току, возникающего при соприкосновении электрода и свариваемого изделия. В процессе работы электрод расплавляется и выходит наружу, образуя тем самым защитную пленку.

Процесс электродуговой сварки подразделяют на три группы в зависимости от того, как выполняется зажигание и манипуляции.

  1. При ручной (ГОСТ 5264-80) все действия выполняются человеком без помощи каких-либо механизмов.
  2. При полуавтоматической (ГОСТ 11533-75), или как ее еще называют, механизированной, автоматизируется подача электродной проволоки, а весь остальной процесс производится человеком.
  3. Автоматическая же полностью исключает участие людей. Все процессы полностью автоматизированы и характеризуются большой точностью до сотых миллиметра.

Электронно-лучевая (ГОСТ Р 57550)

Скоростные электроны, излучаемые мощным источником тепла, отдают энергию атомам веществам, вследствие чего происходит плавление материала.

Для этого процесса необходимо соблюсти важное условие: вакуум для достижения максимально прочного шва.

Благодаря возможности фокусировать луч до нужных размеров этот тип нашел широкое применение в производстве микродеталей.

Термитная (ГОСТ Р 57181-2016)

Представить, как происходит процесс сварки с высокотехнологичным оборудованием, достаточно просто, но как быть, если работы необходимо осуществить в полевых условиях, например, соединить рельсы?

Это метод основан на применении термита – порошкообразной смеси, в состав которой входит алюминий и оксиды металлов.

Суть процедуры заключается в том, что концам соединяемых элементов придают нужную форму за счет использования термостойких материалов, а затем нагревают их, заливая место соединения предварительно зажженной термитной смесью. В итоге раскаленное железо сваривается с металлом самих деталей, что приводит к образованию прочного, надежного и долговечного соединения, обладающего высокими техническими характеристиками.

Электрошлаковая (ГОСТ 15164-78)

Принципиально новый вид соединения металлов. Особенность состоит в подборе шлака, температура плавления которого превышает температуру основного сырья и проволоки электрода. Первая стадия ничем не отличается от дуговой сварки. Отличия становятся заметными после образования ванны, когда горение дуги останавливается и оплавление кромок осуществляется за счет проходящего тока через сплав.

Этот способ позволяет работать с конструкциями большой толщины, в результате чего обеспечивается большая производительность.

Газопламенная (ГОСТ 12.3.036-84)

Вся процедура происходит в пламени открытой горелки. Поддержание пламени происходит, благодаря постоянной подаче горючего газа в смеси с кислородом. Металл при контакте с пламенем начинает меняться в зависимости от его качеств, в результате чего образуется ванна для сплавления.

Лазерная (ГОСТ 28915-91)

LWM (сокращение в международной номенклатуре) – сварка с использованием лазерного луча. Весь процесс сварки металлов производится лазерным лучом, сгенерированным квантовым генератором.

Одними из главных преимуществ этого типа является тонкий шов, образующийся благодаря направленности луча, и быстрота процесса, из-за чего такая сварка нашла широкое применение на автозаводах.

Термомеханический класс сварки

Особенность этого класса сварки заключается в использовании тепла и давления. Весь процесс очень напоминает механический, однако, есть одно отличие: нагрев происходит извне.

Кузнечная (ГОСТ 2601 84)

Определенно, это самый древний и, можно сказать, проверенный временем способ сварки. Заключается в сплавлении нескольких заготовок, нагретых до определенной температуры при помощи ударов. Как правило, таким способом привариваются материалы, содержащие менее 0,3% углерода.

Принцип заключается в нагреве концов заготовок до температуры белого каления. Затем заготовку посыпают поваренной солью или кварцевым песком для уменьшения количества окалины. Когда металл нагреется до нужной температуры, сбивают «посыпку» и начитают наносить удары по нарастанию силы.

Сварку можно осуществить несколькими способами встык, в расщеп, вразруб, внахлест.

Контактная электрическая (ГОСТ 15878-79)

Принцип электрической сварки, или, как её еще называют, сварки сопротивлением, заключается в нагреве места сопротивления через искру, сквозь которую пропускается электрический ток.

Стоит учесть, что этот тип сварки требует механических усилий, так как после расплавления детали необходимо сдавить или «посадить» друг на друга, это объясняется химическим контактом атомов материалов.

Сварка подобного механизма нашла широкое применение в промышленности из-за удобства эксплуатирования и возможности автоматизации процесса. По результатам её подразделяют на три группы: шовную, точечную и стыковую.

Диффузионная (ГОСТ 20549-75)

При вакууме происходит диффузия атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов. Это происходит, благодаря нагреву материалов до температуры плавления. А вакуум служит защитой от возникновения оксидной пленки, которая может прервать процесс. Чтобы увеличить площадь контакта, необходимо работать при сжимающих усилиях (10-20) МПа.

Сам процесс происходит в три этапа. Детали, которые необходимо скрепить, помещают в камеру с вакуумом и придавливают небольшим усилием. Затем нагревают при помощи тока и удерживают определенное время при нужной температуре.

Такой вид сварки используют для соединения материалов, которые плохо совмещаются друг с другом, таких, как сталь и чугун.

Механический класс сварки

Этот класс вмещает в себя сварку, для которой необходимы механическая энергия и давление. Простота оборудования и достойное качество позволили найти широкое применение в различных отраслях.

По типу сварки группу можно разделить на три подгруппы.

Сварка трением (ГОСТ Р ИСО 4063-42)

Осуществляется за счет вращения одной из деталей. Процесс состоит из следующих шагов:

  1. Из-за силы трения происходит оксид оксидных пленок.
  2. Нагреваются кромки металлов до пластичного состояния.
  3. Более пластичный металл выходит из шва.

Холодная (ГОСТ 2601-74)

Подобный тип сварки выполняют без нагрева. Методика осуществляется за счет деформации, при помощи которой разрушается окисная пленка на привариваемых поверхностях, и сдавливания до образования контакта.

Прочность обуславливается усилием, с которым происходит сжатие. Чем оно сильнее, тем больше разрушается оксидная пленка.
Холодную сварку применяют для металлов, обладающих высокой пластичностью.

Сварка взрывом (ГОСТ Р ИСО 857-1-2009)

Относительной новый вид, позволяющий получать сплав неограниченных размеров. Это достигается под действием энергии, высвобождающейся при взрыве взрывчатого вещества.

Из-за большой опасности, а именно высвобождению ударной волны на большие расстояния, ее осуществляют на специализированных полигонах.

Взрыв позволяет соединить практически все виды металлов, однако, во избежание чрезмерного разрушения между деталями делают прослойку из другого металла.

Ультразвуковая (ГОСТ Р 55724-2013)

Для ультразвуковой сварки применяют высокочастотные ультразвуковые колебания, воздействующие на сплавляемые детали, прижатые вместе под небольшим давлением.

Этот метод сварки наиболее часто используется для соединения термопластов и в тех случаях, когда неприменимы болтовые соединения, пайка или склеивание.

Процесс полностью автоматизирован и осуществляется на специальных установках.

Сварка трением — разновидности и особенности

Сварка трением ГОСТ

Сварка трением — достойная альтернатива классическим сварочным технологиям, со своими особенностями, областью применения, несомненными плюсами и существенными минусами. Их подробный разбор и рассмотрение видов сварки трением поможет читателю определить, подходит ли она для решения существующих задач.

Что такое сварка трением

Сварка трением, по сути, это способ соединения металлов под давлением при нагреве до точки пластичности за счет фрикционных сил во время взаимного движения заготовок. Детали подвергают трению под большой нагрузкой. Благодаря происходящим в металле внутренним структурным процессам, удается получать прочные соединения без больших энергозатрат. Движение бывает:

  • вращательным;
  • поступательным;
  • возвратно-поступательным (колебательным).

Двигаются обе заготовки одновременно или только одна, вторая жестко закреплена. В отличие от других видов сварки, технология с использованием силы трения применима для сплавов с разными температурами плавления. В процессе соединения металл не расплавляется, а вдавливается, образуя прочный шов.

Справочная информация

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.

Понятие и определение сварки трением

Сварка трением — это технологический процесс изготовления сварного соединения, который происходит за счёт использования тепловой энергии, возникающей на контактных поверхностях соединяемых заготовок, прижатых с усилием друг к другу и при этом, одна из заготовок движется относительно другой.

После прерывания, или полной остановки движения заготовки, сварка трением прекращается приложением усилия проковки.

Как и при других методах сварки давлением, сварное соединение получается в результате совместной пластической деформации соединяемых участков сварных заготовок.

Но отличительной особенностью процесса сварки трением является получение тепловой энергии непосредственно в зоне соединения за счёт трансформирования работы, направленной на преодоление сил трения между заготовками.

Эти силы возникают при взаимном перемещении трущихся поверхностей свариваемых заготовок.

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.

Преимущества и недостатки

К основным преимуществам данного метода относятся:

  • высокая производительность;
  • энерго/эффективность;
  • стабильность и качество соединения на высоком уровне;
  • лояльные требования к чистоте поверхности;
  • возможность эффективного соединения одноимённых сплавов и разных металлов. Как пример: сталь с алюминием либо медью.
  • Возможность проведения работ с использованием программируемых машин с частичным использованием ручного труда или без такового.

Также немаловажно, что в процессе работ не выделяется ультрафиолетовые излучения. В работе нет брызг горячего металла.

«К сведению!

В рабочем процессе не выделяются вредные газы, отрицательно влияющих на здоровье рабочих.»

Но, есть и ложка дёгтя, как же без неё обойтись! Недостатки сварки трением – это:

  • универсальность процесса на низком уровне;
  • тяжёлое и громоздкое технологическое оборудование;
  • искривление текстурных волокон в рабочей (сварной) зоне.

Радует то, что недостатков гораздо меньше, нежели положительных моментов.

Режимы и процесс сварки

Первоначальный режим процесса подразумевает разрушение и удаление окисных плёнок. Это достигается силой трения.

Технология сварки методом трения

На втором этапе происходит разогрев рабочих кромок до пластичного состояния. А также появление временного контакта, его разрушения. Выдавливание из стыков пластичных объёмов металла.

К третьему режиму относится окончание вращения и образование цельного сварного соединения.

Сущность рабочего процесса сводится к следующему. Для работы задействуют инструмент, выполненный в виде стержня. Заплечики (бурт) с утолчённой частью и наконечник с выступающими краями. Размеры элементов подбираются исходя из толщины рабочих деталей.

Способы

Данный вид сварки включает в себя несколько методов, на которых следует остановиться. Давайте рассмотрим виды сварки трением, остановимся на каждом из них. Узнаем, где и каким образом, каждый из них применяется.

Линейная сварка трением использует инструмент цилиндрической формы с наплечниками и выступающим штырём в центре конструкции. Для вращения он опускается в линию соединения рабочих деталей.

Вращаясь, инструмент создаёт прижимное усилие и поступательные движения для создания сварного шва.

Дополнительно он формируется заплечниками. С помощью выдавливания и перемешивания происходит формирование сварного шва.

Линейная сварка трением

Ротационная сварка трением сегодня считается разработанным и распространенным способом. Она активно используется при выпуске холодильного оборудования, производстве паромов, тепловых обменников и электрических силовых агрегатов.

Техника задействована в научных и исследовательских целях, а также в автомобильной отрасли.

Какое оборудование необходимо?

К процессу подключаются специальные машины. Например, автоматическая установка СТ 110, предназначенная для производства  автомобильных выпускных автомобилей.

Машины комплектуются рабочими узлами. Это: вращающийся привод, фрикционная муфта, шпинделя с ремённой передачей тормоз.

Большая часть машин оборудована приводом вращения, в который входит асинхронный электрический силовой агрегат, клиномерная передача с зубчатым ремнём.

Оборудование для сварки трением

Этот способ сварки подразумевает использование и других конструкций. К примеру, машин для микро и прецизионной сварки. «Малыши» не отстают от «взрослых». В маленьких конструкциях шпиндель должен разогнаться и развить частоту вращения 80-650 с-1.  Сварки трением по ГОСТ 260184 регламентирует термины и определения основных понятий.

Техника безопасности

В процессе работ необходимо соблюдать противопожарную и личную безопасность.

Процесс безопасности включает подготовительный этап и рабочие моменты.

Это проверка рабочей формы и защитных принадлежностей. Освобождение рабочей зоны от посторонних предметов.

Проверка рабочего инструмента и электрических соединений.

Подробно о соблюдении ТБ написано в инструкции по проведению работ.

В интернете достаточно литературы по этому вопросу. Есть обучающие ролики, где показано не только видео сварки трением, рабочих процессов, но и в полном объёме раскрывается тема ТБ.

Важно, чтобы каждый сотрудник перед началом работы прошёл технический и личный инструктаж. Для этого предусмотрен специальный журнал.

Особенности технологии

Характерные особенности сваривания трением:

  • применимость для скрепления низкосвариваемых материалов, включая сталь и алюминий;
  • способность соединять разнородные металлы;
  • высочайшая эффективность скрепления деталей диаметром до 100 мм.

Важно: сваривание трением успешно применяется как для соединения металлических поверхностей, так и заготовок из термопластиков.

Технология сваривания трением включает подготовку материалов и настройку режима сварки.

Первый этап предельно прост, так как не требует удаления неровностей, загрязнений и признаков коррозии в месте приваривания — все это сходит на нет при нагреве металлических поверхностей.

Подходящие параметры режима сварки:

  • Частота вращения — при сваривании алюминия, меди и их сплавов рекомендуется 2, черных металлов — от 2,6 до 3, титана — 4 или 5.
  • Удельное давление притирки — для всех материалов разное, значится в нормативной документации по сварке металлов.
  • Удельное давление нагрева — для алюминия подходит от 7 до 20 мегапаскалей, углеродистой либо низколегированной стали от 30 до 60 МПа, для жаропрочной либо инструментальной стали от 61 до 120 МПа.
  • Удельное давление проковки — зависит от пластических характеристик соединяемых материалов, определяется по нормативной документации.
  • Длительность нагрева и торможения — единых параметров нет, выставляется на усмотрение сварщика.

Обязательно задавать также размер свариваемых деталей и мощность сваривания.

Разновидности

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

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

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

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.

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.

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.

Применяемое оборудование

Для сваривания используют металлорежущие станки, но они не подходят для длительного применения, быстро выходят из строя. Специальные машины с блоком управления созданы по одному принципу: силовой привод подводится к двигающимся механизмам.

Для фиксации свариваемых заготовок предусмотрены зажимные устройства, двигающие механизмы. Работает оборудование в автоматическом или полуавтоматическом режиме (укладка заготовок, выемка готовых изделий производится в ручном режиме). Машины бывают универсальными и под определенную технологию.

На некоторых устройствах предусмотрена предварительная подготовка свариваемых поверхностей, заточка и выравнивание кромок.

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.

Сварка трением

Сварка трением ГОСТ

Сварка трением, или фрикционная сварка, была изобретена в 1956 году в СССР. Для нагрева металла используется тепло, выделяемое при интенсивном трении прижатых друг к другу деталей. Метод отличается простотой, экологичностью и малой энергоемкостью. Так можно сваривать даже разнородные металлы и сплавы, не соединяемые другими способами.

Сварка трением

Особенности процесса сварки

К особенностям сварки трением относят:

  • Способность к свариванию разнородных материалов, например, сварить сталь алюминий. При этом не требуются присадочные материалы и сложное оборудование.
  • Применимость для неразъемного соединения деталей из меди, свинца, титана без деформации заготовок.
  • Максимальная эффективность достигается при работе с заготовками от 6 до 100 миллиметров диаметром.
  • Незаменимость в создании сложных технологий и выпуске ковано-сварных, штампованно-сварных и сварочно — литых изделий.
  • Способность соединять материалы с низко свариваемостью. Этим методом можно сварить заготовки, не свариваемые никакими другими методами, например, алюминиевые и стальные.

Схема производства сварки трением

Нагревание при сварке трением широко используется и для сваривания деталей из термопластичных пластиков.

К важным преимуществам технологии сварки трением относят:

  • Производительность. Весь сварочный процесс занимает от нескольких секунд до нескольких минут. Существенно меньше времени занимают также и подготовительно — завершающие операции. По этому параметру технология превосходит контактную электросварку.
  • Эффективность использования энергии. Нагрев происходит очень быстро и в весьма ограниченной закрытой области, потери энергии на обогрев окружающего пространства ничтожны по сравнению с другими сварочными технологиями. Преимущество по энергозатратам может быть десятикратным.
  • Отличное качество шва. При корректно подобранном технологическом режиме зона сварного шва и околошовные области станут практически идентичны по своему строению и характеристикам основному металлу. Кроме того, в шовном материале практически отсутствуют дефекты: пористость, каверны, трещины, посторонние включения.
  • Высокая стабильность характеристик швов внутри партии деталей. Если точно выдерживать режим, параметры деталей будут отличаться на доли процента. Это позволяет контролировать качество выборочно и позволяет сэкономить много времени и средств. Если одна деталь из партии прошла разрушающий контроль, то можно принимать технически обоснованное решение о годности всей партии.
  • Нет необходимости в предварительной механической зачистке поверхности зоны шва и околошовной области. Она выполняется на первом этапе технологического процесса. Поскольку на подготовительно — завершающие операции времени уходит больше, чем на собственно сварку, это преимущество дает возможность для весьма заметной экономии.
  • Способность к свариванию разнородных металлов и сплавов. Успешно свариваются такие пары металлов, которые просто невозможно сварить другими методами: стальные сплавы с алюминиевыми, алюминиевые с медными, сталь с титаном и т.д.
  • Экологичность технологии. Сведены к минимуму как загрязнение окружающей среды, так и вредные факторы воздействия на здоровье людей: высокое напряжение, брызги расплавленного металла, ультрафиолетовое излучение, пожароопасность и другие.

Кроме того, сварка трением легко поддается механизации и автоматизации. Это особенно важно при крупносерийном и массовом производстве. Несколько несложных повторяющихся операций легко алгоритмизируются и могут выполняться по программе без участия человека.

Как и у любой реально действующей технологии, фрикционному свариванию присущ и ряд недостатков:

  • Применимость к ограниченному набору форм заготовок. Хотя бы одна из них должна иметь форму тела вращения. Способ не подходит для сваривания протяженных прямых и криволинейных швов, оболочек сложной формы, монтажа строительных конструкций, корпусов механизмов и транспортных средств. Однако в машиностроении более 75% деталей имеют круглое сечение или более сложную форму тел вращения.
  • Громоздкое оборудование. Универсальный или специализированный станок требует стационарной установки, подведения электропитания. Это делает невозможным применение метода в полевых условиях.
  • Ограниченный размер детали. Длина привариваемой детали ограничена вылетом бабки станка, диаметр — вылетом кулачков патрона.
  • Радиальная деформация текстуры в зоне шва и в околошовных областях. При сильных динамических нагрузках возможна концентрация усталостных напряжений и возникновение микротрещин и других дефектов. Снижается также и коррозионная стойкость. Чтобы избежать ‘этих явлений, на заготовке оставляют грат. Дополнительная трудоемкость затрачивается на снятие грата по конструктивным требованиям.

Недостатки, ограничивающие использование метода, не позволяют считать фрикционную сварку универсальной технологией. Однако в сфере своей применимости она обладает значительными преимуществами перед другими методами.

Сварка с перемешиванием

Технология была разработана и начала применяться в конце ХХ века. Суть метода заключается в использовании вращающегося штыря с заплечиками. Штырь изготавливают из тугоплавкого сплава высокой прочности.

Вращаясь и нагревая металл, он проникает в него по линии контакта заготовок. За счет вращательного движения, в которое вовлекаются поверхностные слои размягченного нагревом металла заготовок, происходит перемешивание этих слоев.

Так обеспечивается равномерность структуры и характеристик шовного материала.

Сварка трением с перемешиванием

Радиальная сварка

Применяется для соединения труб. В месте стыка на трубы с минимальным зазором надевают металлическое кольцо, которое вращается вокруг них. За счет трения вращения происходит нагрев торцов соединяемых труб. Кольцо обычно изготавливают из того же сплава, что и свариваемые трубы.

Радиальная сварка трением

Штифтовая сварка

Технология разработана для проведения ремонтов. В ремонтируемой детали сверлят отверстие, в него вводят стержень из такого же сплава, что и сама деталь. В ходе вращения штифта выделяется большое количество тепла, нагревающего металл. Это один из немногих мобильных способов сварки трением.

Штифтовая сварка трением

Область применения

Технология находит наиболее широкое применение в машиностроении, прежде всего — в инструментальном производстве. Используется она и при сборке внутрикорпусных изделий атомных реакторов.

Соединение трением заготовок из алюминиевых и магниевых сплавов популярно в электротехнике, электронике и аэрокосмической отрасли. Используется технология и в транспортном машиностроении.

Радиальный метод применяется в производстве техники для добывающих и перерабатывающих отраслей.

Сравнительно недавно фрикционная сварка стала использоваться в кораблестроении и пищевом машиностроении.

Технология демонстрирует эффективность и тенденцию к вытеснению традиционных методов сваривания в таких областях, как:

  • для замены паяных и клепаных соединений;
  • для замены контактной электросварки;
  • для восстановления изделий и сложного инструмента;
  • для приваривания заготовок к подготовленным поверхностям.

Сварка трением в декореОборудование для линейной сваркиОборудование для сварки перемешиванием

Отдельно следует отметить, что использование технологии дает особые преимущества там, где выдвинуты высокие требования к экологичность производственного процесса. Высокая энергоэффективность, отсутствие брызг расплавленного металла, вредных испарений и продуктов сгорания, ультрафиолетового излучения и минимальная пожароопасность делают метод особенно выгодным.

Сделай своими руками
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: