Çok çeşitli kaynak yöntemleri vardır. Bunların arasında sürtünme karıştırma kaynağı gibi egzotik bir süreç var. Ayırt edici özelliği elektrotlar, kaynak teli, koruyucu gazlar gibi sarf malzemelerinin olmamasıdır. Yeni geliştirilen bir yöntem yaygın kabul görüyor.
Görünüş Tarihi
Sürtünme karıştırma kaynağının (FSW) tarihi 1991'de başladı. İngiliz Kaynak Enstitüsü'nün (TWI) yenilikçi bir gelişimiydi. Birkaç yıl sonra, teknoloji uçak ve gemi yapımında kullanıldı.
Yeni teknolojiyi üretime sokan ilk şirketler, Norveç Deniz Alüminyum ve Amerikan Boeing oldu. İşletmelerinde rotasyonel sürtünme kaynağı (PCT) alanındaki gelişmelerde uzmanlaşmış ESAB firmasının kaynak ekipmanlarını kullandılar.
2003'ten beri şirket sürekli olarak sürtünme karıştırma kaynağı olanaklarını araştırıyor. Örneğin, vardıuçak, gemi ve demiryolu konteynerlerinin yapımında kullanılan alüminyum alaşımlarının ve modifikasyonlarının kaynağı için yöntemler geliştirilmiştir.
Uçak endüstrisinde perçinli bağlantıların kaynaklı olanlarla değiştirilmesinin mümkün olduğu bulundu. Ayrıca, FSW yöntemiyle kaynak hızı, elektrik arkının hızını önemli ölçüde aşmaktadır. 6 m uzunluğunda bir kaynak bir dakikada oluşturulabilirken, geleneksel kaynak hızı 0,5 cm'lik bir parça kalınlığı için yalnızca 0,8-2 m/dak'dır.
Sürecin özü
Metal birleştirme, sürtünme yöntemiyle kaynak bölgesindeki ısınma nedeniyle oluşur. Sürtünmeli karıştırma kaynağının ana kaynak aleti, iki yarıdan oluşan bir metal çubuktur: bir yaka ve bir omuz.
Çıkıntılı kısmı ile dönen çubuk malzemeye daldırılarak güçlü bir ısınmaya neden olur. Kaynağı omuz tarafından sınırlandırılır ve kaynak yapılacak iş parçasının geçmesine izin vermez. Isıtma bölgesinde malzeme plastisitesini önemli ölçüde artırır ve omuz tarafından bastırıldığında tek bir kütle oluşturur.
Bir sonraki adım, çubuğun kaynaklı bölge boyunca hareketidir. İleriye doğru hareket eden omuz, soğuduktan sonra güçlü bir bağlantı oluşturan ısıtılmış metal kütleyi karıştırır.
STP'nin kalitesini ne etkiler
Sürtünme karıştırma kaynağı sürekli gelişen bir süreçtir. Ancak şimdiden bağlantının kalitesini etkileyen birkaç parametre var:
- Alet tarafından oluşturulan kuvvet.
- Besleme hızıkaynak kafası.
- Omuzun değeri.
- Çubuğun çevresel dönüş hızı.
- Eğim açısı.
- Çubuğun besleme kuvveti.
Kaynak özelliklerinin manipülasyonu, farklı metallerin bağlantısını elde etmenizi sağlar. Örneğin, alüminyum ve lityum. Lityum, düşük yoğunluğu ve yüksek mukavemeti nedeniyle, bu teknolojinin havacılık endüstrisinde kullanılmasına izin veren alüminyum alaşımlı parçaların alaşım bileşeni olarak işlev görebilir.
Sürtünme karıştırma kaynağı, eşleşmesi zor metallerden parçalar üretmek için kullanıldığında dövme, damgalama ve dökümün yerini alabilir. Örneğin östenit ve perlit yapılı çelikler, alüminyum veya bronzdan yapılmış çelikler.
Hangi alanlarda kullanılır
Otomotiv endüstrisi gibi endüstriler, ürünün ağırlığını az altırken mukavemet özelliklerini nasıl artıracakları üzerinde sürekli çalışıyor. Bu bağlamda, işlemenin karmaşıklığı nedeniyle daha önce karakteristik olmayan yeni malzemelerin sürekli olarak piyasaya sürülmesi söz konusudur. Giderek artan bir şekilde, alt çerçeveler ve bazen tüm gövdeler gibi yapısal elemanlar alüminyumdan veya alüminyumun bir kombinasyonundan yapılır.
Böylece, 2012 yılında Honda, araçları için alt çerçeveler üretmek için eklemeli üretim ve sürtünme karıştırma kaynağı uyguladı. Çelik ve alüminyum kombinasyonunu tanıttılar.
Alüminyumdan gövde kaynaklı parçaların üretimi sırasında metal levhaların yanması meydana gelebilir. Bu eksiklik STP'den yoksundur. bunun yanı sıraelektrik tüketimi 1,5-2 kat azalır, kaynak teli, koruyucu gazlar gibi sarf malzemelerinin maliyeti azalır.
Otomobil üretiminin yanı sıra STP şu alanlarda kullanılmaktadır:
- İnşaat sektörü: alüminyum destek makasları, köprü açıklıkları.
- Demiryolu taşımacılığı: çerçeveler, tekerlekli arabalar, vagonlar.
- Gemi inşası: perdeler, yapısal elemanlar.
- Uçak: yakıt tankları, gövde parçaları.
- Gıda endüstrisi: Sıvı ürünler (süt, bira) için çeşitli kaplar.
- Elektrik üretimi: motor gövdeleri, parabolik antenler.
Alüminyum alaşımlarına ek olarak, örneğin kullanılmış radyoaktif yakıtın atılması için bakır kapların üretiminde, bakır bileşikleri elde etmek için sürtünme karıştırma kaynağı kullanılır.
STP avantajları
FSW'yi incelemek, farklı alaşım gruplarını birleştirirken kaynak modlarını seçmeyi mümkün kıldı. Başlangıçta FSW'nin alüminyum (660 ° C) gibi düşük erime noktasına sahip metallerle çalışmak üzere geliştirilmiş olmasına rağmen, daha sonra nikel (1455 ° C), titanyum (1670 ° C), demiri birleştirmek için kullanılmaya başlandı. (1538 °C).
Araştırmalar, bu şekilde elde edilen kaynağın, yapısında kaynak yapılacak parçaların metaline tam olarak karşılık geldiğini ve daha yüksek mukavemet göstergelerine, daha düşük işçilik maliyetlerine ve düşük kalıntı deformasyona sahip olduğunu göstermektedir.
Doğruseçilen kaynak modu, aşağıdaki göstergelere göre kaynak malzemesinin ve kaynak yapılan metalin uygunluğunu garanti eder:
- yorgunluk gücü:
- esneme ve çekme mukavemeti;
- tokluk.
Diğer kaynak türlerine göre avantajları
STP'nin birçok avantajı vardır. Aralarında:
- Toksik olmayan. Diğer çeşitlerin aksine, erimiş metalin kaynak bölgesinde buharlaşması nedeniyle elektrik arkı yanması yoktur.
- Artırılmış dikiş oluşum hızı, daha hızlı döngü süreleri sağlar.
- Enerji maliyetlerini yarı yarıya az altmak.
- Kaynağın daha fazla işlenmesine gerek yok. Sürtünme Karıştırma Aracı, soyma işlemine gerek kalmadan mükemmel bir kaynak oluşturur.
- Ek sarf malzemelerine (kaynak teli, endüstriyel gazlar, fluxlar) gerek yoktur.
- Diğer kaynak türleri için mevcut olmayan metal bağlantıları elde etme yeteneği.
- Temizleme ve yağdan arındırma dışında kaynak kenarları için özel bir hazırlık gerekli değildir.
- Sürtünme karıştırma kaynağı için düzenlenen, daha kolay kalite kontrolü sağlayan, gözeneksiz homojen bir kaynak yapısı elde etmek GOST R ISO 857-1-2009.
Kaynağın kalitesi nasıl kontrol edilir
Kaynak kalitesi iki tip kontrol ile kontrol edilir. Birincisi, aşağıdakilerden kaynaklanan prototipin imha edilmesini içerir.iki parçanın bağlantısı. İkincisi, imha olmadan doğrulamaya izin verir. Optik kontrol, odyometrik muayene gibi yöntemler kullanılmaktadır. Dikişin özelliklerini bozan gözeneklerin ve homojen olmayan kapanımların varlığını belirlemeye yardımcı olur. Ses kontrolünün sonuçları, akustik yankının normdan saptığı yerleri açıkça gösteren bir diyagramdır.
Yöntemin dezavantajları
Sürtünmeli kaynak yönteminin sayısız avantajının yanında dezavantajları da vardır:
- Hareketlilik eksikliği. STP, uzayda sabit bir şekilde sabitlenmiş sabit parçaların bağlantısını içerir. Bu, hareketsizlik gibi sürtünme karıştırma kaynağı ekipmanına belirli özellikler yükler.
- Düşük çok yönlülük. Hacimli ekipman, aynı tür işlemleri gerçekleştirmek için yapılandırılmıştır. Bu bağlamda, kaynak cihazları belirli görevler için tasarlanmıştır. Örneğin, bir konveyör üzerindeki araba yan duvarlarını kaynaklamak için ve başka hiçbir şey için değil.
- Kaynak dikişi radyal bir yapıya sahiptir. Bu bağlamda, belirli deformasyon türlerinde veya parça agresif bir ortamda çalıştırıldığında kaynak yorgunluğu birikebilir.
Eylem prensibine göre STP çeşitleri
Sürtünmeye dayalı kaynak işlemleri birkaç türe ayrılabilir:
- Doğrusal sürtünme. Yöntemin özü, dönen bir ucun hareketinin bir sonucu olarak değil, parçaların birbirine göre hareketi nedeniyle kalıcı bir bağlantı elde etmektir. Temas noktasında yüzey üzerinde hareket ederek, oluştururlar.sürtünme ve buna bağlı olarak yüksek sıcaklıklar. Basınç altında, bitişik parçalar eritilir ve kaynaklı bir bağlantı oluşturulur.
- Radyal kaynak. Bu yöntem, büyük çaplı konteynerlerin, demiryolu tanklarının üretimi için kullanılır. Parçaların birleşim yerlerinin dışarıdan giydirilmiş dönen bir halka tarafından ısıtılması gerçeğine kadar kaynar. Sürtünme ile erime noktasına yakın bir sıcaklığa neden olur. Bu teknolojiyi kullanan bir işletme örneği, Cheboksary tanker üreticisi Sespel'dir. Sürtünme karıştırma kaynağı, kaynak işinin büyük kısmını kaplar.
- Saplama kaynağı. Bu çeşitlilik perçin bağlantısının yerini alır. Bu tip örtüşme bağlantıları için kullanılır. Temas noktasındaki dönen pim, kaynak yapılacak parçaları ısıtır. Yüksek sıcaklıktan erime meydana gelir ve pim içeriye girer. Soğuyarak güçlü ve kalıcı bir bağlantı oluşturur.
Zorluk seviyesine göre STP çeşitleri
Sürtünme kullanılarak yapılan kaynak işlemleri düzlemsel ve hacimsel olarak ikiye ayrılabilir. Bu çeşitler arasındaki temel fark, ilk durumda kaynağın iki boyutlu uzayda ve ikincisinde - üç boyutlu uzayda oluşturulmasıdır.
Böylece, kaynak ekipmanı üreticisi ESAB, düzlemsel bağlantılar için 2D LEGIO makinesini geliştirdi. Çeşitli demir dışı metaller için özelleştirilebilir bir sürtünme karıştırma kaynağı sistemidir. Farklı beden gruplarıekipman, küçük ve büyük boyutlardaki parçaları kaynak yapmanızı sağlar. İşarete göre, LEGIO ekipmanının, kaynak kafalarının sayısında farklılık gösteren çeşitli yerleşimleri vardır, birkaç eksenel yönde kaynak yapma yeteneği.
Uzayda karmaşık konumlara sahip kaynak işleri için 3D robotlar var. Bu tür cihazlar, karmaşık konfigürasyon kaynaklarının gerekli olduğu otomobil konveyörlerine kurulur. Bu tür robotlara bir örnek, ESAB'nin Rosio'sudur.
Sonuç
STP, geleneksel kaynak türleriyle karşılaştırılabilir. Yaygın kullanımı sadece ekonomik fayda sağlamakla kalmaz, aynı zamanda üretimde çalışan kişilerin sağlığının korunmasını da vaat eder.
