Vlastnosti svařování třením za míchání: Princip a aplikace

Třecí svařování je druh tlakového svařování (GOST R ISO 4063-2010), při kterém je roztavení spojovaných povrchů dosaženo přeměnou mechanické energie třecí síly součástí na tepelnou energii.

Nejprve se povrchy dílů zahřejí a nataví od vzájemného tření v důsledku rotace nebo vratného pohybu vůči sobě, poté se díly těsně přitlačí k sobě tlakem 50-450 MPa a vytvoří se svarový spoj při kontaktní bod, jehož kování je dosaženo zastavením tření a chlazením švu pod stálým tlakem.

Rozsah a druhy třecího svařování

Třecí svařování se používá pro následující operace:

• sloučeniny kovů a slitin s bodem tání do 1800 stupňů;
• svařování plochých dílů stejné tloušťky pod rozvinutým úhlem;
• podélné svařování trubek;
• výroba šroubů;
• náhradní pájení malých dílů s obrobenými plochami.

Třecí svařování je vhodné pro spojování znečištěných dílů, protože nevyžaduje jejich předběžné čištění – oxidový film a tukové usazeniny se odstraní na začátku vzájemného tření spojovaných ploch.

Sochory vyrobené z hliníku, titanu a slitin obsahujících hořčík se díky své tavitelnosti dobře hodí pro třecí svařování.

Existují následující hlavní typy třecího svařování:

Druh svařování se volí v závislosti na účelu hotového výrobku a technologických možnostech výroby.

Schéma třecího svařování

Vibrační svařování

Touto technologií se svařují díly z nízkotavitelných kovů a slitin. Jedna část je nehybně nehybná a druhá má vratné pohyby se současným přitlačováním k první části, v důsledku čehož se kov na spoji částí zahřívá, taví a míchá, čímž se vytváří homogenní svarový spoj.

Pro vibrační svařování je vyžadováno vybavení:

Nejprve je třeba díly připravit ke svařování – odstranit rez a vybrousit velké nerovnosti (oxidový film se odstraňuje třením při procesu svařování).

Dále je první část upnuta k základně a druhá část je připojena ke klikovému hřídeli motoru, přičemž amplituda kmitání klikového hřídele by měla být 0,3-0,7 délky svařovací linie.

Po upevnění dílů se zapne motor s klikovým hřídelem, díly se zahřejí od tření, nastaví se do požadované polohy a na několik sekund přitlačí proti sobě hydraulickou instalací, poté se tlak sníží, šev se ochladí dolů a zpracovává se od otřepů.

za míchání

Při svařování kovů za míchání jsou oba díly nehybně fixovány a tření o taveninu je vytvářeno rotujícím čepem ze žáruvzdorné slitiny, který se plynule pohybuje po svařovací lince a promíchává horký povrch dílů a zanechává rovnoměrný šev.

Svařování mícháním vyžaduje:

• plochá základna;
• díly a přípravky;
• žáruvzdorný čep s osazeními a elektrickým pohonem.

Díly jsou nehybně upevněny na základně a dotýkají se svařovaných ploch. Čep se začne otáčet rychlostí 600 ot./min., načež se zanoří kolmo k linii svařování mezi díly, dokud se ramena nedotknou povrchu dílů. Kolem rotačního čepu je vytvořena oblast s roztaveným kovem obou částí.

Při dalším otáčení se čep pohybuje podél svařovací linie a mísí kov na spoji dílů. Po průchodu čepu se kov ochladí a vytvoří se svar, vyrovnaný nahoře s osazeními. Na konci svařovací linky je čep odstraněn z dílů a ponechán otvor. Díl se ochladí, otvor se uzavře zátkou z materiálu dílů a šev se začistí.

Radiální

Pro spojování trubek se používá radiální svařování. Šev je vytvořen z vnějšího kovového prstence, který je pevně přitlačen k rotujícím trubkám, taví se třením a mísí se s kovem trubek v místě jejich spojení.

Pro radiální svařování budete potřebovat trubkové a spojovací kroužky a motor pro otáčení dílů. Proces svařování zahrnuje následující kroky:

1. Dva úseky potrubí jsou spojeny průřezy, které je třeba svařita upevněné v motoru.
2. Kovový kroužek je upevněn v místě budoucího svaru.
3. Trubky se začnou otáčet.
4. Spojení trubek a prstence je roztaveno.
5. Rotace se zpomalí a vytvoří se svar.

Kroužek musí být vyroben ze stejného kovu jako trubky. Radiální svařování nevyžaduje dodatečný tlak na díly, ale spotřebovává se kov pro šev (kroužek).

Orbitální

Při orbitálním svařování dochází k natavení povrchů dílů vlivem tření od jejich vzájemné rotace, nikoli však kolem jejich os, ale kolem zvolené osy offsetu, díky čemuž je tření intenzivnější a díly se rychleji zahřívají.

Technologie a postup svařování jsou stejné jako u lineárního svařování, pouze místo pohybu součásti klikovým hřídelem je rotace souosá s rotorem motoru.

Tento typ svařování není vhodný pro trubky a jiné díly s dutinami uvnitř svařovací linky.

Schéma orbitálního svařování

inerciální

Inerciální třecí svařování je druh radiálního svařování, při kterém se točivý moment z motoru na pohyblivou část nepřenáší přímo, ale přes setrvačník, čímž se šetří energie.

Inerciální svařování probíhá takto:

1. Pohyblivá část je upevněna v setrvačníku.
2. Motor roztočí setrvačník a zhasne.
3. Rotující ruční kolo s obrobkem se pohybuje směrem ke stacionárnímu obrobku.
4. V místě kontaktu dochází k tavení.
5. Setrvačnost se zastaví třením a vznikne svar.

Setrvačný setrvačník musí být pro každý typ svařovaných dílů seřízen tak, aby jeho doba otáčení byla dostatečná k roztavení dílů. Rychlost setrvačníku se pohybuje mezi 0,28-11,1 m/s.

s nepřetržitým pohonem

Plynulý pohon se používá u radiálních, inerciálních a orbitálních typů svařování. Podstata metody spočívá v tom, že se pro výměnu každé části nezpomaluje rotace motoru a při použití setrvačníku se odpojí od osy motoru bez jeho zastavení.

Technologie svařování s plynulým pohonem je dána konkrétním typem svařování a šetří čas na startování a vypínání motoru. Vhodné pro výrobu dopravníků stejného typu dílů, ale vyžaduje mechanismus pro automatickou výměnu obrobků.

Volba režimu svařování

Každý z popsaných typů svařování má několik režimů, které se liší rychlostí otáčení pohyblivých částí, silou sevření obrobků a tloušťkou svařovaného prstence (pro radiální svařování). Fyzikální parametry režimů jsou určeny technologií konkrétní výroby a konvenčně lze všechny režimy třecího svařování rozdělit do tří:

Třecí svařování při nízkých rychlostech otáčení nebo tření dílů se používá při vysoké viskozitě svařovaných materiálů (např. měděných přířezů) a také při riziku poškození vláknité struktury dílu. Vysoké rychlosti tření se používají při svařování nízkotavitelných kovů a slitin mícháním a vysokého tlaku podél osy rotace při svařování dílů bez dutin (pevných) pomocí kontinuálního pohonu.

Výhody a nevýhody metody

Výhody třecího svařování jsou:

• nižší spotřeba energie ve srovnání s jinými druhy svařování;
• málo závad (póry, skořápky);
• jednotná struktura svaru;
• schopnost přesně řídit proces;
• nízké množství škodlivých emisí;
• vysoká míra využití kovu;
• možnost automatizace procesu.

• omezená použitelnost;
• objemné vybavení;
• omezená připojovací plocha.

Aplikace metody je obtížná při svařování nehomogenních dílů různé tloušťky, navíc vzhledem ke složitosti použitých mechanismů je třecí svařování téměř nemožné použít při práci v terénu a pro urgentní opravy.