Եռակցման եռակցում. տեսակներ, տեխնոլոգիա, սարքավորումներ

Բովանդակություն:

Եռակցման եռակցում. տեսակներ, տեխնոլոգիա, սարքավորումներ
Եռակցման եռակցում. տեսակներ, տեխնոլոգիա, սարքավորումներ

Video: Եռակցման եռակցում. տեսակներ, տեխնոլոգիա, սարքավորումներ

Video: Եռակցման եռակցում. տեսակներ, տեխնոլոգիա, սարքավորումներ
Video: Необычная стена из стекла и металла. ПЕРЕДЕЛКА ХРУЩЕВКИ от А до Я #24 2024, Նոյեմբեր
Anonim

Կա եռակցման մեթոդների լայն տեսականի: Նրանց թվում է այնպիսի էկզոտիկ գործընթաց, ինչպիսին է շփման եռակցումը: Դրա տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն սպառվող նյութերի բացակայությունն է, ինչպիսիք են էլեկտրոդները, եռակցման մետաղալարերը, պաշտպանիչ գազերը: Նոր մշակված մեթոդը լայն տարածում է ստանում։

Արտաքին տեսք

Շփման եռակցման (FSW) պատմությունը սկսվել է 1991 թվականին: Դա բրիտանական եռակցման ինստիտուտի (TWI) նորարարական զարգացումն էր: Մի քանի տարի անց տեխնոլոգիան օգտագործվեց ինքնաթիռների և նավերի կառուցման մեջ։

Առաջին ընկերությունները, որոնք նոր տեխնոլոգիան թողարկեցին արտադրության մեջ, նորվեգական Marine Aluminium-ն ու ամերիկյան Boeing-ն էին: Նրանք իրենց ձեռնարկություններում օգտագործել են ESAB կոնցեռնի եռակցման սարքավորում, որը մասնագիտացած է ռոտացիոն շփման եռակցման (PCT) ոլորտում զարգացումների մեջ։

2003 թվականից սկսած ընկերությունը շարունակաբար ուսումնասիրում է շփման եռակցման հնարավորությունները: Օրինակ՝ կայինմշակվել են ալյումինի համաձուլվածքների և դրանց մոդիֆիկացիաների եռակցման մեթոդներ, որոնք օգտագործվում են օդանավերի, նավերի և երկաթուղային բեռնարկղերի կառուցման մեջ։

Օդանավային արդյունաբերության մեջ հնարավոր է եղել փոխարինել գամված հոդերը եռակցվածներով: Ավելին, FSW մեթոդով եռակցման արագությունը զգալիորեն գերազանցում է էլեկտրական աղեղի արագությունը: 6 մ երկարությամբ զոդում կարող է ձևավորվել մեկ րոպեում, մինչդեռ սովորական եռակցման արագությունը կազմում է ընդամենը 0,8-2 մ/րոպե 0,5 սմ հաստության մասի համար:

Գործընթացի էությունը

Մետաղների միացումը տեղի է ունենում եռակցման գոտում շփման մեթոդով տաքացման շնորհիվ: Շփման հուզիչ եռակցման հիմնական եռակցման գործիքը մետաղյա ձողն է, որը բաղկացած է երկու կեսից՝ օձիքից և ուսից։

Իր դուրս ցցված մասով պտտվող ձողը ընկղմվում է նյութի մեջ՝ առաջացնելով ուժեղ տաքացում։ Դրա մատակարարումը սահմանափակվում է ուսի կողմից՝ թույլ չտալով, որ եռակցված աշխատանքային մասը անցնի միջով: Ջեռուցման գոտում նյութը զգալիորեն մեծացնում է իր պլաստիկությունը և, ուսից սեղմելով, կազմում է մեկ զանգված։

STP-ի շահագործման սխեման
STP-ի շահագործման սխեման

Հաջորդ քայլը ձողի շարժումն է եռակցված գոտու երկայնքով: Շարժվելով առաջ՝ ուսը խառնում է տաքացած մետաղական զանգվածը, որը սառչելուց հետո ամուր կապ է գոյանում։

Ինչն է ազդում STP-ի որակի վրա

Շփման եռակցումը անընդհատ զարգացող գործընթաց է: Բայց արդեն հիմա կան մի քանի պարամետր, որոնք ազդում են կապի որակի վրա.

  1. Գործիքի ուժը:
  2. Սնուցման տոկոսադրույքեռակցման գլուխ.
  3. Ուսի արժեքը.
  4. Ձողի պտտման շրջագծային արագությունը։
  5. Թեքության անկյուն։
  6. Ձողի սնուցող ուժ։

Եռակցման բնութագրերի մանիպուլյացիան թույլ է տալիս հասնել տարբեր մետաղների միացման: Օրինակ՝ ալյումին և լիթիում։ Լիթիումը, իր ցածր խտության և բարձր ամրության շնորհիվ, կարող է հանդես գալ որպես ալյումինե խառնուրդի մասերի համաձուլվածքային բաղադրիչ, ինչը թույլ է տալիս այս տեխնոլոգիան օգտագործել օդատիեզերական արդյունաբերության մեջ:

Շփման եռակցումը կարող է հեշտությամբ փոխարինել դարբնոցը, դրոշմումը, ձուլումը, երբ դրանք օգտագործվում են դժվար համապատասխանող մետաղներից մասեր արտադրելու համար: Օրինակ՝ պողպատներ ավստենիտի և պեռլիտի կառուցվածքով, ալյումինից կամ բրոնզից պատրաստված պողպատներ։

Ինչ ոլորտներում է օգտագործվում

Արդյունաբերությունները, ինչպիսին է ավտոմոբիլային արդյունաբերությունը, անընդհատ աշխատում են, թե ինչպես բարձրացնել արտադրանքի ուժային հատկությունները՝ միաժամանակ նվազեցնելով դրա քաշը: Այս առումով շարունակաբար ներմուծվում են նոր նյութեր, որոնք նախկինում բնորոշ չէին մշակման բարդության պատճառով: Ավելի ու ավելի շատ կառուցվածքային տարրեր, ինչպիսիք են ենթաշրջանակները և երբեմն ամբողջ մարմինները, պատրաստվում են ալյումինից կամ ալյումինի համակցությունից:

օձիքի ընկղմում ալյումինի մեջ
օձիքի ընկղմում ալյումինի մեջ

Այսպիսով, 2012 թվականին Honda-ն կիրառեց հավելումների արտադրություն և շփման եռակցում իր մեքենաների համար ենթաշրջանակներ արտադրելու համար: Նրանք ներկայացրեցին պողպատի և ալյումինի համադրություն։

Մետաղական թիթեղների այրումը կարող է առաջանալ ալյումինից մարմնի եռակցման նյութերի արտադրության ժամանակ: Այս թերությունը զրկված է STP-ից։ Բացի այդԷլեկտրաէներգիայի սպառումը կրճատվում է 1,5-2 անգամ, նվազեցվում է ծախսվող նյութերի արժեքը, ինչպիսիք են եռակցման մետաղալարերը, պաշտպանիչ գազերը։

Բացի մեքենաների արտադրությունից, STP-ն օգտագործվում է հետևյալ ոլորտներում՝

  1. Շինարարություն. ալյումինե հենարաններ, կամուրջների բացվածքներ:
  2. Երկաթուղային տրանսպորտ՝ շրջանակներ, անիվավոր բեռնատարներ, վագոններ։
  3. Նավաշինություն. միջնորմներ, կառուցվածքային տարրեր.
  4. Օդանավ. վառելիքի տանկեր, ֆյուզելաժի մասեր։
  5. Սննդի արդյունաբերություն. տարբեր տարաներ հեղուկ արտադրանքի համար (կաթ, գարեջուր).
  6. Էլեկտրական արտադրություն. շարժիչի պատյաններ, պարաբոլիկ ալեհավաքներ.
  7. թթվածնի հզորությունը
    թթվածնի հզորությունը

Բացի ալյումինի համաձուլվածքներից, շփման եռակցումը օգտագործվում է պղնձի միացություններ ստանալու համար, օրինակ՝ օգտագործված ռադիոակտիվ վառելիքի հեռացման համար պղնձե տարաների արտադրության մեջ։

STP առավելություններ

FSW-ի ուսումնասիրությունը հնարավորություն տվեց ընտրել եռակցման ռեժիմներ համաձուլվածքների տարբեր խմբերի միացման ժամանակ: Չնայած այն հանգամանքին, որ ի սկզբանե FSW-ը մշակվել էր ցածր հալման ջերմաստիճան ունեցող մետաղների հետ աշխատելու համար, ինչպիսին է ալյումինը (660 ° C), հետագայում այն սկսեց օգտագործվել նիկելի (1455 ° C), տիտանի (1670 ° C), երկաթի միացման համար: (1538 ° C).

ջերմություն շփումից
ջերմություն շփումից

Հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ այս կերպ ստացված եռակցումն իր կառուցվածքով լիովին համապատասխանում է եռակցման ենթակա մասերի մետաղին և ունի ավելի բարձր ամրության ցուցանիշներ, ավելի ցածր աշխատանքային ծախսեր և ցածր մնացորդային դեֆորմացիա։

ՃիշտԵռակցման ընտրված ռեժիմը երաշխավորում է եռակցման նյութի և եռակցվող մետաղի համապատասխանությունը հետևյալ ցուցանիշների համաձայն՝

  • հոգնածության ուժ՝
  • ճկման և առաձգական ուժ;
  • ամշտություն.

Առավելությունները եռակցման այլ տեսակների նկատմամբ

STP-ն ունի բազմաթիվ առավելություններ: Դրանց թվում՝

  1. Ոչ թունավոր: Ի տարբերություն այլ սորտերի, չկա էլեկտրական աղեղի այրում, որի պատճառով հալած մետաղը գոլորշիանում է եռակցման գոտում։
  2. Ավելացել է կարերի ձևավորման արագությունը, ինչը հանգեցնում է ցիկլի ավելի արագ ժամանակի:
  3. Էներգիայի ծախսերի կրկնակի կրճատում.
  4. Եռակցման հետագա մշակման կարիք չկա: The Friction Stir Tool-ը կատարյալ եռակցում է ստեղծում՝ առանց մերկացման անհրաժեշտության:
  5. Լրացուցիչ սպառվող նյութերի կարիք չկա (եռակցման մետաղալար, արդյունաբերական գազեր, հոսքեր):
  6. Մետաղական միացումներ ձեռք բերելու ունակություն, որոնք հասանելի չեն այլ տեսակի եռակցման համար:
  7. Եռակցման եզրերի հատուկ պատրաստում անհրաժեշտ չէ, բացառությամբ մաքրման և յուղազերծման:
  8. Ստանալով միատարր եռակցման կառուցվածք՝ առանց ծակոտիների, ինչը հանգեցնում է որակի ավելի հեշտ վերահսկման, որը կարգավորվում է շփման եռակցման համար ԳՕՍՏ Ռ ԻՍՕ 857-1-2009:
կարի կառուցվածքը
կարի կառուցվածքը

Ինչպես է ստուգվում եռակցման որակը

Եռակցման որակը ստուգվում է երկու տեսակի հսկողության միջոցով. Առաջինը ներառում է արդյունքում առաջացած նախատիպի ոչնչացումըերկու մասի միացում. Երկրորդը թույլ է տալիս ստուգել առանց ոչնչացման: Օգտագործվում են այնպիսի մեթոդներ, ինչպիսիք են օպտիկական հսկողությունը, աուդիոմետրիկ հետազոտությունը։ Այն օգնում է որոշել ծակոտիների և անհամասեռ ներդիրների առկայությունը, որոնք քայքայում են կարի բնութագրերը: Ձայնային կառավարման արդյունքները գծապատկեր են, որը հստակ ցույց է տալիս այն վայրերը, որտեղ ակուստիկ արձագանքը շեղվում է նորմայից:

Մեթոդի թերությունները

Բազմաթիվ առավելություններով՝ շփման եռակցման մեթոդն ունի ուղեկցող թերություններ.

  1. Շարժունակության բացակայություն. STP-ն ներառում է ֆիքսված մասերի միացում, կոշտ ամրացված տարածության մեջ: Սա որոշակի հատկություններ է պարտադրում շփման եռակցման սարքավորումների վրա, ինչպիսին է անշարժությունը:
  2. Ցածր բազմակողմանիություն: Զանգվածային սարքավորումները կազմաձևված են նույն տեսակի գործողություններ կատարելու համար: Այս առումով եռակցման սարքերը նախատեսված են հատուկ խնդիրների համար: Օրինակ՝ փոխակրիչի վրա մեքենայի կողային պատերը եռակցելու համար և ուրիշ ոչ մի բանի համար։
  3. Եռակցման կարն ունի շառավղային կառուցվածք։ Այս առումով, որոշակի տեսակի դեֆորմացիաների դեպքում կամ երբ մասը շահագործվում է ագրեսիվ միջավայրում, եռակցման հոգնածությունը կարող է կուտակվել:

STP-ի տարատեսակներ ըստ գործողության սկզբունքի

Եռակցման գործընթացները, որոնք հիմնված են շփման վրա, կարելի է բաժանել մի քանի տեսակների.

  1. Գծային շփում. Մեթոդի էությունը մշտական կապ ստանալն է ոչ թե պտտվող ծայրի գործողության արդյունքում, այլ միմյանց նկատմամբ մասերի շարժման շնորհիվ։ Գործելով մակերեսի վրա շփման կետում, նրանք ստեղծում ենշփում և, հետևաբար, բարձր ջերմաստիճան: Ճնշման տակ հարակից մասերը հալեցնում են, և առաջանում է եռակցված միացում։
  2. Ճառագայթային եռակցում. Այս մեթոդը օգտագործվում է մեծ տրամագծով բեռնարկղերի, երկաթուղային տանկերի արտադրության համար։ Այն եռում է նրանով, որ մասերի հոդերը տաքացվում են դրսից հագած պտտվող օղակով։ Շփման միջոցով այն առաջացնում է հալման կետին մոտ ջերմաստիճան: Այս տեխնոլոգիան օգտագործող ձեռնարկության օրինակ է Sespel-ը, որը Cheboksary տանկերի մեքենաներ արտադրողն է: Շփման խառնաշփոթի եռակցումը զբաղեցնում է եռակցման աշխատանքների հիմնական մասը:
  3. Գամասեղի զոդում. Այս բազմազանությունը փոխարինում է գամային կապը: Այս տեսակը օգտագործվում է համընկնման միացումների համար: Շփման կետում պտտվող քորոցը տաքացնում է եռակցման ենթակա մասերը: Բարձր ջերմաստիճանից առաջանում է հալում, և քորոցը ներթափանցում է ներս։ Սառչելով՝ այն ստեղծում է ամուր մշտական կապ:

STP-ի տարատեսակներ ըստ դժվարության մակարդակի

Եռակցման աշխատանքները, որոնք կատարվում են շփման միջոցով, կարելի է բաժանել հարթ և ծավալային: Այս սորտերի հիմնական տարբերությունն այն է, որ առաջին դեպքում եռակցումը ձևավորվում է երկչափ տարածության մեջ, իսկ երկրորդում՝ եռաչափ տարածության մեջ։

շփման եռակցման սարքավորում
շփման եռակցման սարքավորում

Այսպիսով, հարթ հոդերի համար եռակցման սարքավորումներ արտադրող ESAB ընկերությունը մշակել է 2D LEGIO մեքենա: Սա տարբեր գունավոր մետաղների համար հարմարեցված շփման եռակցման համակարգ է: Տարբեր չափերի խմբերսարքավորումները թույլ են տալիս զոդել փոքր և մեծ չափերի մասեր: Ըստ մակնշման՝ LEGIO սարքավորումն ունի մի քանի դասավորություն, որոնք տարբերվում են եռակցման գլխիկների քանակով, մի քանի առանցքային ուղղություններով եռակցելու ունակությամբ։

Տիեզերքում բարդ դիրքերով եռակցման աշխատանքների եռաչափ ռոբոտներ կան: Նման սարքերը տեղադրվում են ավտոմոբիլային փոխակրիչների վրա, որտեղ անհրաժեշտ են բարդ կոնֆիգուրացիայի եռակցումներ։ Նման ռոբոտների օրինակներից է ESAB-ի Rosio-ն:

3D ռոբոտ
3D ռոբոտ

Եզրակացություն

STP-ն բարենպաստ համեմատվում է եռակցման ավանդական տեսակների հետ: Դրա լայն կիրառումը խոստանում է ոչ միայն տնտեսական օգուտներ, այլ նաև արտադրությունում զբաղված մարդկանց առողջության պահպանում։

Խորհուրդ ենք տալիս: