Новочеркасский завод сварочных электродов

Сварка трением

Сварка трением по своей натуре, является разновидностью сварки давлением, при сварке методом трения, нагрев деталей осуществляется непосредственно трением, которое образуется в связи с вращением или же перемещением одной соединяемой детали из свариваемого изделия.

Как происходит сварка трениемsvarka-treniem

Сварочный процесс методом трения, можно разделить на три основных этапа.

Сначала, под воздействием сил, которые вызывают трение, разрушаются и затем удаляются оксидные плёнки.

Затем, кромки металла, который подвергается свариванию, разогревают до пластичного состояния, в следствии чего образуется временный контакт, после чего он разрушается.

Затем, объёмы металла, которые являются наиболее пластичными, начинают выдавливаться из стыка.

После того, как сварочное соединение готово, вращение прекращается.

Сварка трением, представляет из себя довольно интересный процесс, когда энергия, которая является механической и которая имеет доступ к детали, подлежащей свариванию, начинает преобразовываться в энергию тепловую.

Стоит отметить, что генерирование тепла, сопровождается непосредственно в том месте, где будет сварочное соединение.

Что касается теплоты, то её образование возникает, когда одна из свариваемых деталей начинает вращаться относительно другой детали, а так же относительно вставки, которая иногда располагается между деталями.

При этом процессе, детали прижимаются возрастающим, или же постоянным давлением во времени.

Сварочный процесс трением завершается резким прекращением вращающих движений, которые собственно и вызывают трение, а так же непосредственно осадкой.

При сварке методом трения, в той зоне где находится стык, примечательно возникновение и протекание следующих процессов:

Чем больше частота вращения деталей подлежащих свариванию, тем быстрее происходит притирание поверхностей (контактных), и тем быстрее разрушаются как оксидные, так и жировые плёнки, которые присутствуют на свариваемых деталях на начальном этапе сварки трением.

Трение граничное, имеет особенность уступать своё место трению сухому, после чего в контакт начинают вступать отдельные микро выступы.svarka treniem

После чего, начинает происходить деформация этих микро выступов, и начинают образовываться ювенальные участки, которые имеют насыщенные связи поверхностных частиц (атомов).

Далее, между этими атомами, начинают формироваться металлические связи, причём происходит это практически мгновенно, после чего они разрушаются из-за относительного перемещения или же движения поверхностей.

Сварка трением с перемешиванием

Сварка методом трения с перемешиванием изобрели и как следствие запатентовали в начале 90-х.

Принцип сварки трением с перемешиванием достаточно прост, он состоит из следующих действий:

Для сварки методом трения используется специальный цилиндрический инструмент, который имеет необходимую для сварочного процесса форму, имеет так же заплечики и штырь в центре, данный инструмент является вращающим.

Этот самый инструмент погружают в ту самую линию, где будут соединяться свариваемые детали.

Благодаря вращательным действиям данного инструмента во время сварки трением с перемешиванием, благодаря прижимным усилиям и поступательным движениям, начинает образовываться необходимое сварочное соединение, которое помимо всего прочего, формируется ещё и заплечиками.

Сварочный шов при сварке трением методом перемешивания, формируется непосредственно из-за комбинирования выдавливающихся и перемешивающихся операций.

Собственно из-за этого, сварка трением с перемешиванием и имеет такое незамысловатое название.shema svarki treniem

Линейная сварка трением

При линейной сварке трением, вращательные процессы не используются.

Дело в том, что сварка трением линейным методом, подразумевает под собой трение непосредственно свариваемых деталей друг о друга до тех пор, пока обе детали, или вернее поверхности обеих деталей не станут пластичными до такой степени, чтобы соединение их между собой стало возможным.

Происходит линейная сварка трением следующим образом: Первая деталь начинает совершать движения возвратно-поступательные, когда это происходит, давление начинает соединять первую деталь со второй.

Когда достигается необходимая для сварочного процесса температура, все вращательные движения прекращаются, после чего начинает усиливаться давление.

Пластичный металл начинает вытекать из стыковой зоны, после чего начинает формироваться равномерная плоскость.

Преимущества

У сварки трением, как у других видов сварочных процессов, есть свои преимущества и свои недостатки.

К первому преимуществу данного вида сварки относится её высокая производительность.

Дело в том, что слой металла, который подлежит нагреванию не большой, и весь сварочный процесс, от начала до конца, можно уложить за достаточно короткое время, от 10 секунд до полутора минут.

Благодаря этому преимуществу, сварка трением может без особого труда дать фору такому известной сварке, как контактной.

Вторым преимуществом сварки методом трения является её повышенная энергоэффективность, здесь всё просто, тепло, которое выделяется на сварку, генерируется в достаточно небольших объёмах, благодаря этому расход энергии на сварку трением составляет от 5 до 10 раз меньше чем у стыковой контактной сварки.

Высокое качество сварного соединения так же является очень приятным достоинством данного вида сварки.

При правильном подходе к сварочному процессу, при правильном подборе сварочного режима, можно получить прочность металлического стыка и той зоны, которая находится вокруг него, по физическим свойствам, сопоставимую с прочностью основного металла.

Качество сварочных соединений при сварке трением, практически всегда является стабильным.

Если сваривать разные детали на одинаковых режимах, то свойства сварочных соединений, практически всегда будет одинаковым, это так же касается ударной вязкости, временного сопротивления, угла сгиба и некоторых других показателей.shema shvov svarki treniem

Сварка трением не требует подготовки свариваемых поверхностей.

Это так же является очень существенным преимуществом, так как на зачистку деталей, порой может уходить достаточно много времени, а при сварке трением, поверхности зачищаются сами по себе, во время вращения деталей.

Очень важным моментом является возможность сваривать очень много наименований различных металлов и сплавов, даже тех, которые не подлежат свариванию никакими другими методами сварки.

Сварка трением является очень гигиеничным видом сварки, так как в процессе сварки отсутствуют брызги раскалённого металла, и так же нет никакого ультрафиолетового излучения, то же самое касается различных вредных газов.

И последним преимуществом сварки методом трения является автоматизированная простота сварки.

Сварочный процесс в большинстве случаев выполняется с помощью специальных машин, труд же ручной, присутствует или в малых количествах, или отсутствует вовсе.

Недостатки

Сварочный процесс имеет достаточно низкую универсальность.

Дело в том, что при сварке трением, хотя бы одна из свариваемых деталей должна обязательно подвергаться вращению, что касается второй детали, то она обязательно должна обладать необходимой плоскостью, к которой собственно и будет привариваться первая деталь.

Оборудование для сварки трением является достаточно громоздким.

Из за громоздкого оборудования, сварочный процесс осуществляется стационарными станками и машинами, исключается возможность приварить маленькую деталь к большой конструкции используя какое-нибудь переносное оборудование.

Ещё одним недостатком при сварке трением является то, что текстурные волокна, которые находятся в зоне сварки, имеют обыкновение искривляться.

Дело в том, что волокна, которые находятся непосредственно возле стыка, имеют радиальное расположение, которое в свою очередь выходит на наружную поверхность свариваемой детали.

Когда свариваемая деталь работает при нагрузках динамических, возникает очень большая вероятность появления усталостного очага разрушения, это очаг именуется так же очагом коррозии.

Стоит упомянуть, что для того, чтобы избежать различных проблемных дефектов, рекомендуется на свариваемых деталях сохранять грат.