Процесс сварки трением и его особенности: выкладываем суть

На крупномасштабных предприятиях, где в большом количестве выпускаются корабли, самолеты и сельскохозяйственная техника, применяются не совсем классические методы сварки. Понятно, почему. Каким бы большим ни был состав сварщиков в цеху они в любом случае не смогут обеспечить высокую производительность труда, поскольку здесь во многом играет человеческий фактор.


сварка трением

Блок: 1/8 | Кол-во символов: 363
Источник: https://svarkaed.ru/svarka/vidy-i-sposoby-svarki/raznovidnosti-svarki-treniem.html

Принцип действия

Технология сварки с помощью трения стоит особняком среди прочих методов сварки. Для нагрева свариваемых деталей используется тепло, выделяемое при трении заготовок друг о друга.

Наиболее распространено использование трения вращения, при этом вращается одна из свариваемых заготовок либо вкладка (или накладка) между ними.

Заготовки сильно прижимают друг к другу, постепенно увеличивая силу прижима. В точке контакта деталей и происходит нагрев.

За счет трения и высокой температуры разрушаются окисные пленки и следы посторонних загрязнений. Поверхности заготовок притираются одна к другой, разрушаются микро выступы, поверхность выравнивается, и атомы металлов получают возможность вступать в близкое взаимодействие. Кристаллические связи возникают на короткое время и быстро разрываются за счет движения заготовок друг относительно друга.

Схема сварки трением

Схема сварки трением

Процесс разделяется на следующие этапы:

  • Снятие оксидных пленок.
  • Нагрев поверхностей до температуры пластичности, создание и разрушение фрагментов кристаллических решеток
  • Останов вращения, кристаллизация зоны контакта, образование сварного шва.

После того, как температура плавления достигнута, вращение останавливают и увеличивают силу прижима.

Технологическая схема сварки трением намного проще, чем электродуговая или газовая сварка.

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 1303
Источник: http://StankiExpert.ru/spravochnik/svarka/svarka-treniem.html

Общая информация


Сваркой трением (или фрикционная сварка) — метод соединения однородных и разнородных металлов, суть которого заключается в нагреве двух деталей путем их трения друг о друга. Образующееся в ходе трения тепло плавит металл, формируя неразъемное соединение. Но трение — не единственное, что используется во время сварки. Здесь также большую роль играет проковка деталей после сварки, а также давление, оказываемое на заготовки.

Как видите, суть сварки трением крайне проста, поэтому такое сварочное оборудование применяется на многих современных производствах. Данный метод позволяет улучшить качество и производительность труда без найма дополнительных сотрудников высокой квалификации. Достаточно обучить сварщика, как правильно настраивать оборудование, остальные процессы проходят в автоматическом режиме.

Блок: 2/8 | Кол-во символов: 821
Источник: https://svarkaed.ru/svarka/vidy-i-sposoby-svarki/raznovidnosti-svarki-treniem.html

Особенности процесса сварки

К особенностям сварки трением относят:

  • Способность к свариванию разнородных материалов, например, сварить сталь алюминий. При этом не требуются присадочные материалы и сложное оборудование.
  • Применимость для неразъемного соединения деталей из меди, свинца, титана без деформации заготовок.
  • Максимальная эффективность достигается при работе с заготовками от 6 до 100 миллиметров диаметром.
  • Незаменимость в создании сложных технологий и выпуске ковано-сварных, штампованно-сварных и сварочно — литых изделий.
  • Способность соединять материалы с низко свариваемостью. Этим методом можно сварить заготовки, не свариваемые никакими другими методами, например, алюминиевые и стальные.

Схема сварки трением

Схема производства сварки трением

Нагревание при сварке трением широко используется и для сваривания деталей из термопластичных пластиков.

Блок: 3/7 | Кол-во символов: 834
Источник: http://StankiExpert.ru/spravochnik/svarka/svarka-treniem.html

Понятие и определение сварки трением


Сварка трением — это технологический процесс изготовления сварного соединения, который происходит за счёт использования тепловой энергии, возникающей на контактных поверхностях соединяемых заготовок, прижатых с усилием друг к другу и при этом, одна из заготовок движется относительно другой.

После прерывания, или полной остановки движения заготовки, сварка трением прекращается приложением усилия проковки.

Как и при других методах сварки давлением, сварное соединение получается в результате совместной пластической деформации соединяемых участков сварных заготовок. Но отличительной особенностью процесса сварки трением является получение тепловой энергии непосредственно в зоне соединения за счёт трансформирования работы, направленной на преодоление сил трения между заготовками. Эти силы возникают при взаимном перемещении трущихся поверхностей свариваемых заготовок.

Видео: сущность сварки трением

Блок: 3/8 | Кол-во символов: 991
Источник: https://taina-svarki.ru/sposoby-svarki/svarka-davleniem/svarka-treniem-vidy-primenenie-preimushchestva-i-nedostatki.php

Преимущества сварки трением

Среди основных преимуществ сварки трением можно назвать следующие.

  1. Высокая производительность. Поскольку объем слоя нагреваемого металла невелик, весь цикл сварки может укладываться в достаточно короткие временные промежутки – от нескольких секунд до минуты (зависит от свойств материала и сечений свариваемых деталей); за счет этого сварка трением может считаться высокопроизводительной и конкурировать с таким процессом, как электрическая стыковая контактная сварка.
  2. Высокая энергоэффективность. Поскольку тепло генерируется локально и в небольших объемах, КПД процесса достаточно велик, и расход энергии в 5-10 раз меньше, чем, к примеру, при стыковой контактной сварке.
  3. Высокое качество соединения. Если правильно подобрать режим сварки, то прочность металла стыка и зоны возле него будет сравнима с прочностью основного металла. В стыке отсутствуют раковины, поры, инородные включения и т.д., сам металл стыка имеет равномерную структуру.
  4. Стабильное качество соединений. Детали, свариваемые при одинаковом режиме, имеют практически одинаковые свойства: временное сопротивление, ударная вязкость, угол изгиба и другие показатели в партии отличаются не более, чем на 7-10%. Это позволяет применять выборочный контроль качества, что очень важно, поскольку простые, дешевые и надежные методы контроля стыковых соединений, не разрушающие их, в условиях сварочных цехов практически отсутствуют.
  5. Низкие требования к чистоте поверхности. Зачищать поверхность свариваемых деталей нет необходимости; боковые поверхности также могут быть неочищенными. Это существенно экономит время, расходуемое на вспомогательные операции.
  6. Возможность сварки различных металлов. Сварочный процесс позволяет сваривать как одноименные, так и разноименные сплавы и металлы, при этом другие способы сварки здесь бывают бесполезны. К примеру, возможно сваривать сталь с алюминием, медью; алюминий с медью, титаном и так далее.
  7. Гигиеничность процесса. Сварочный процесс выгодно отличается отсутствием ультрафиолетового излучения, брызг расплавленного металла, вредных газов и так далее.
  8. Простота автоматизации. Процесс может выполняться на программируемых машинах с низким использованием ручного труда или вовсе без него.Схема сварки трением с перемешиванием, при которой сварочный шов формируется с помощью комбинирования операций выдавливания и перемешивнания

к меню

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 2230
Источник: http://GoodSvarka.ru/metalov/trenie/

Область применения и виды сварки трением


Сварка трением применяется для следующих операций:

  • соединения металлов и сплавов с температурой плавления до 1800 градусов;
  • сварки плоских деталей одинаковой толщины под развернутым углом;
  • продольной сварки труб;
  • изготовления болтов;
  • замены пайки мелких деталей с обработанными поверхностями.

Сварка трением подходит для соединения загрязненных деталей, так как не требует их предварительной очистки – окисная пленка и жировой налет снимаются в начале взаимного трения соединяемых поверхностей.

Заготовки из алюминия, титана и магнийсодержащих сплавов хорошо поддаются сварке трением из-за легкоплавкости.

Существуют следующие основные виды сварки трением:

  • колебательная (линейная);
  • с перемешиванием;
  • с непрерывным приводом;
  • радиальная;
  • орбитальная;
  • инерционная.

Вид сварки выбирается в зависимости от назначения готового изделия и технологических возможностей производства.

сварка трениемСхема сварки трением

Колебательная сварка

С помощью данной технологии сваривают детали из легкоплавких металлов и сплавов. Одна деталь закрепляется неподвижно, а второй придаются возвратно-поступательные движения с одновременным прижатием к первой детали, в результате чего на стыке деталей металл нагревается, расплавляется и перемешивается, образуя однородное сварное соединение.

Для колебательной сварки потребуется оборудование:

  • массивное основание;
  • крепления (зажимы, болты);
  • двигатель с коленчатым валом;
  • гидравлическая установка;
  • шлифовальная машинка.

Сначала детали нужно подготовить к сварке – очистить от ржавчины и зашлифовать крупные неровности (окисная пленка снимается трением в процессе сварки).

Далее первая деталь прикрепляется зажимами к основанию, а другая деталь соединяется с коленчатым валом двигателя, при этом амплитуда колебания коленвала должна составлять 0,3-0,7 от длины линии сваривания.

После закрепления деталей включается двигатель с коленвалом, детали разогреваются от трения, устанавливаются в нужное положение и придавливаются друг к другу гидравлической установкой на несколько секунд, после чего давление снижается, шов остывает и обрабатывается от заусенцев.

С перемешиванием

При сварке металлов с перемешиванием обе детали закрепляются неподвижно, а трение для расплава создается вращающимся штырем из тугоплавкого сплава, плавно перемещающимся вдоль линии сварки и перемешивающим горячую поверхность деталей, оставляя однородный шов.

Для сварки с перемешиванием потребуется:

  • плоское основание;
  • детали и крепления;
  • тугоплавкий штырь с заплечиками и электроприводом.

Детали закрепляются неподвижно на основании, соприкасаясь поверхностями, которые нужно сварить. Штырь начинает вращаться со скоростью от 600 об/мин, после чего погружается перпендикулярно линии сваривания между деталями, пока заплечики не коснутся поверхности деталей. Вокруг вращающегося штыря образуется область с расплавленным металлом обеих деталей.

Продолжая вращаться, штырь перемещается вдоль линии сварки, перемешивая металл на стыке деталей. После прохода штыря металл остывает и образуется сварной шов, выровненный сверху заплечиками. В конце линии сварки штырь вынимается из деталей, оставляя отверстие. Деталь остывает, отверстие закрывается заглушкой из материала деталей и шов зачищается.

Радиальная

Радиальная сварка применяется для соединения труб. Шов формируется из внешнего металлического кольца, которое плотно прижимается к вращающимся трубам, расплавляется от трения и перемешивается с металлом труб на их стыке.

Для радиальной сварки потребуются крепления для труб и соединительного кольца и двигатель для вращения деталей. Процесс сварки включает следующие шаги:

  1. Два отрезка трубы соединяют поперечными разрезами, которые требуется сварить, и закрепляют в двигателе.
  2. Металлическое кольцо закрепляется на месте будущего сварного шва.
  3. Трубы начинают вращаться.
  4. Место соединения труб и кольцо расплавляются.
  5. Вращение замедляется и формируется сварной шов.

Кольцо должно быть сделано из того же металла, что и трубы. Для радиальной сварки не требуется дополнительного давления на детали, но расходуется металл для шва (кольцо).

Орбитальная

При орбитальной сварке поверхности деталей расплавляются за счет трения от их взаимного вращения, но не вокруг своих осей, а вокруг выбранной смещенной оси, благодаря чему трение происходит более интенсивно и детали разогреваются быстрее.

Технология и процесс сваривания такие же, как при линейной сварке, только вместо движения коленвалом детали сообщается соосное с ротором двигателя вращение.

Данный вид сварки не подходит для труб и иных деталей с полостями внутри линии сваривания.

сварка трениемСхема орбитальной сварки

Инерционная

Инерционная сварка трением – это разновидность радиальной сварки, при которой крутящий момент от двигателя к подвижной детали сообщается не напрямую, а через инерционный маховик, благодаря чему происходит экономия электроэнергии.

Инерционная сварка происходит так:

  1. Подвижная деталь закрепляется в маховике.
  2. Двигатель раскручивает маховик и выключается.
  3. Вращающийся маховик с деталью придвигается к неподвижной детали.
  4. В месте соприкосновения деталей происходит расплав.
  5. Вращение по инерции прекращается от трения и формируется сварной шов.

Инерционный маховик необходимо регулировать под каждый вид свариваемых деталей, чтобы время его вращения было достаточным для расплава деталей. Скорость маховика варьируется в пределах 0,28-11,1 м/с.

С непрерывным приводом

Непрерывный привод используется в радиальном, инерционном и орбитальном типах сварки. Суть метода в том, что вращение двигателя не тормозится для смены каждой детали, а при использовании маховика он отсоединяется от оси двигателя без его остановки.

Технология сварки с непрерывным приводом определяется конкретным видом сварки и позволяет экономить время на запуск и остановку двигателя. Подходит для конвейерного производства однотипных деталей, но требует механизма для автоматической смены заготовок.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 5872
Источник: https://elsvarkin.ru/texnologiya/vidy/svarka-treniem/

Достоинства и недостатки метода

Достоинствами сварки трением являются:

  • более низкое энергопотребление по сравнению с другими видами сварки;
  • малое количество дефектов (пор, раковин);
  • равномерная структура сварного шва;
  • возможность точно контролировать процесс;
  • малое количество вредных выбросов;
  • высокий коэффициент использования металла;
  • возможность автоматизации процесса.

Недостатки метода:

  • ограниченная применимость;
  • громоздкое оборудование;
  • ограниченная поверхность соединения.

Применение метода затруднено при сваривании неоднородных деталей разной толщины, кроме того, из-за сложности используемых механизмов сварку трением практически невозможно использовать на выездных работах и при срочном ремонте.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 714
Источник: https://elsvarkin.ru/texnologiya/vidy/svarka-treniem/

Виды сварки трением


Существует несколько подтипов сварки трением. Это сварка трением с непрерывным приводом, инерционная сварка, колебательная, орбитальная и радиальная. Давайте разберем каждый тип подробнее.

Сварка трением с непрерывным приводом

Данный тип соединения металлов один из старейших среди всех подтипов сварки трением. Впервые он был разработан в середине 20-го века. Одна из заготовок находится в статичном положении, а другая вращается. Во время соприкосновения деталей образуется осевое усилие нагрева. Детали нагреваются до нужной температуры и вращающаяся заготовка останавливается. Далее следует проковка. Ниже вы можете видеть схему данного типа сварки, где под цифрой 1 обозначен тормоз, а под цифрой 2 и 3 обозначены заготовки.

сварка трением 1

Инерционная сварка

Этот тип сварки заключается в том, что энергия накапливается во вращающемся маховике, который насажен на шпиндель. После того, как маховик будет достаточно раскручен, две детали сжимают под давлением. Процесс сварки останавливается вместе с остановкой шпинделя. Ниже схема инерционной сварки, где 1 — это маховик, а 2 и 3 — это детали.

сварка трением 2

Колебательная сварка

Колебательная сварка также называется сваркой вибротрением. Суть данного типа сварки заключается в том, что одна либо две заготовки колеблются под углом. Колебательная сварка применяется очень редко, но она хорошо показала себя при сварке термо- и реактопластов.

Орбитальная сварка

Мы посвятили отдельную статью орбитальной сварке, обязательно прочтите ее. В рамках этой статьи мы расскажем кратко. Орбитальная сварка — это метод соединения металлов, когда обе заготовки вращаются вокруг друг друга. После сварки нужно совместить оси деталей, тем самым остановив их, а затем выполнить проковку.

При орбитальной сварке тепло выделяется равномерно, поэтому можно без проблем варить детали с большой площадью сечения. Ниже вы можете видеть схему орбитальной сварки. Буквой а отмечена стадия нагрева, а буквой б отмечена стадия проковки деталей.

сварка трением 3

Радиальная сварка

При радиальной сварке трением используется внутреннее и наружное кольцо. Оба кольца вращаются под определенным углом и выделяют тепловую энергию, которая плавит концы труб. Предварительно трубы плотно стыкуют друг с другом. Также на трубы может оказываться дополнительное давление. Ниже схема данного типа сварки, где а — это наружное кольцо, б — это внутреннее кольцо, 1 и 2 — это детали, 4 — это зажимные части.

сварка трением 4

Блок: 5/8 | Кол-во символов: 2387
Источник: https://svarkaed.ru/svarka/vidy-i-sposoby-svarki/raznovidnosti-svarki-treniem.html

Оборудование для сварки трением

Принципиальная схема машины для сварки трением с непрерывным приводом представлена на рисунке ниже:

Оборудование для сварки трением

В состав оборудования для сварки трения могут входить: машина для сварки, вычислительный мини-компьютер с программами параметров режимов, станок для удаления грата, манипуляторы для погрузки-разгрузки, транспортировочные устройства.

Блок: 7/8 | Кол-во символов: 382
Источник: https://taina-svarki.ru/sposoby-svarki/svarka-davleniem/svarka-treniem-vidy-primenenie-preimushchestva-i-nedostatki.php

Кол-во блоков: 19 | Общее кол-во символов: 17973
Количество использованных доноров: 6
Информация по каждому донору:

  1. http://StankiExpert.ru/spravochnik/svarka/svarka-treniem.html: использовано 2 блоков из 7, кол-во символов 2137 (12%)
  2. http://GoodSvarka.ru/metalov/trenie/: использовано 1 блоков из 6, кол-во символов 2230 (12%)
  3. https://elsvarkin.ru/texnologiya/vidy/svarka-treniem/: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 7402 (41%)
  4. https://svarkaed.ru/svarka/vidy-i-sposoby-svarki/raznovidnosti-svarki-treniem.html: использовано 4 блоков из 8, кол-во символов 4078 (23%)
  5. https://svarkaprosto.ru/tehnologii/svarka-treniem: использовано 1 блоков из 8, кол-во символов 753 (4%)
  6. https://taina-svarki.ru/sposoby-svarki/svarka-davleniem/svarka-treniem-vidy-primenenie-preimushchestva-i-nedostatki.php: использовано 2 блоков из 8, кол-во символов 1373 (8%)



Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий