Область применения. Начало использования теплоты трения для сварки было положено токарем А.И.Чудиковым в 1956г

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРКЕ ТРЕНИЕМ

Начало использования теплоты трения для сварки было положено токарем А.И.Чудиковым в 1956г. В этом же году В.И.Виль в ВНИИЭСО начал исследования этого способа сварки, были созданы первые машины для сварки трением. Позднее в работах по изучению процесса сварки трением широкое участие принимали НИО ЦНИИТмаш, Минский тракторный завод, с 1978г. ИЭС им. Е.О.ПАТОНА.

Сварка трением это разновидность сварки давлением, при которой нагрев осуществляется трением, вызванным перемещением (вращением) одной из соединяемых частей свариваемого изделия (рисунок 1). Она происходит в твердом состоянии при воздействии теплоты, возникающей при трении поверхностей свариваемого изделия.

Рисунок 1. Схема сварки трением

Процесс образования сварного соединения:

1) вследствие действия сил трения сдираются оксидные плёнки;

2) наступает разогрев кромок свариваемого металла до пластичного состояния, возникает временный контакт, происходит его разрушение и высокопластичный металл (металл шва) (см.рисунок 1) выдавливается из стыка;

3)прекращение вращения с образованием сварного соединения.

Сварка трением это разновидность сварки давлением, при которой механическая энергия, подводимая к одной из свариваемых деталей, преобразуется в тепловую; при этом генерирование теплоты происходит непосредственно в месте будущего соединения. Теплота может выделяться при вращении одной детали относительно другой (рис2, а) или вставки между деталями (рис. 2, б, в), при возвратно-поступательном движении деталей в плоскости стыка с относительно малыми амплитудами и при звуковой частоте (рис. 2, г). Детали при этом прижимаются постоянным или возрастающим во времени давлением. Сварка завершается осадкой и быстрым прекращением вращения.

В зоне стыка при сварке протекают различные процессы. По мере увеличения частоты вращения свариваемых заготовок при наличии сжимающего давления происходит притирка контактных поверхностей и разрушение жировых пленок, присутствующих на них в исходном состоянии. Граничное трение уступает место сухому. В контакт вступают отдельные микровыступы, происходит их деформация и образование участков с ненасыщенными связями поверхностных атомов, между которыми мгновенно формируются металлические связи и немедленно разрушаются вследствие относительного движения поверхностей. Этот процесс происходит непрерывно и сопровождается увеличением фактической площади контакта и быстрым повышением температуры в стыке. При этом снижается сопротивление металла деформации, и трение распространяется на всю поверхность контакта. В зоне стыка появляется тонкий слой пластифицированного металла, выполняющего роль смазочного материала, и трение из сухого становится граничным.

Рис.2. Схемы процесса сварки трением: 1 - свариваемые детали; 2 - вставка; 3 - зона сварки

Под действием сжимающего усилия происходит вытеснение металла из стыка и сближение свариваемых поверхностей (осадка). Контактные поверхности оказываются подготовленными к образованию сварного соединения: металл в зоне стыка обладает низким сопротивлением высокотемпературной деформации, оксидные пленки утонены, частично разрушены и удалены, соединяемые поверхности активированы. После торможения, когда частота вращения приближается к нулю, наблюдается некоторое понижение температуры металла в стыке за счет теплоотвода.

Сварка трением позволяет получить прочные соединения не только изодно-именных, но и из разноименных металлов и сплавов, даже таких, теплофизические характеристики которых резко различны. Основными типами сварных соединений при сварке трением являются: стыковые соединения стержней и труб, соединения стержней и трубы с плоской поверхностью.

Область применения

Сварка трением широкo применяется в машиностроении, инструментальном производстве, ядерной энергетике, электротехнической промышленности, тракторостроении, автомобилестроении, в авиакосмической технике, нефтяному химическом машиностроении. Этот метод сварки является одним из наиболее интенсивно развивающихся технологических процессов. Зарубежные источники сообщают o перспективах использования сварки трением с перемешиванием в судостроении, вагоностроении, ракетостроении, авиастроении, электротехнической, пищевой промышленности. Например, норвежская судостроительная компания «Marine Aluminium» впервые применила промышленную установку «ESАB SuperStir» для изготовления алюминиевых панелей размером 6х16м корпусов скоростных катеров и крупнокорпусныx паромов. Шведская фирма «SAPА» разработала и освоила производство сварных панелей для холодильных установок быстрой заморозки.

Наиболее эффективным оказалось применение сварки трением в сфере:

1 - изготовления режущего инструмента, при производстве составных сварко-кованных деталей.

2 - при сварке разнородных материалов (Аl+ сталь).

3 - при экономии дефицитного металла.

Область применения сварки трением условно разделяют следующим образом:

1 - область сварки деталей диаметром 0, 75-2, 0 мм - получила название МИКРОСВАРКА ТРЕНИЕМ(оборудование в 1960-х годах начал разрабатывать Британский институт сварки).

2 - область сварки деталей диаметром 2, 0-6, 0 мм - получила название ПРЕЦИЗИОННОЙ СВАРКИ ТРЕНИЕМ(оборудование в 1973г. начал разрабатывать Технологический институт в Будапеште).

3 - область сварки деталей диаметром больше 6, 00 мм -получила название ОБЫЧНОЙ СВАРКИ ТРЕНИЕМ (КОНВЕНЦИОННАЯ СВАРКА).