Станок для сварки арматуры трением: Станки сварки трением в России

Содержание

Станки для сварки трением

Главной особенностью технологии сварки трением является разогрев деталей, вызванный вращением, резкая остановка и осадка. Главными составными частями предлагаемого оборудования являются приводной модуль, зажимный держатель вращающегося элемента, зажимы, держащие неподвижный элемент. Чтобы было возможным выполнение сварного шва, одна из составных частей готового изделия должна быть закреплена во вращающемся зажимном держателе, а другая часть в удерживающих зажимах.

 

Процесс сварки начинается от приближения вращающейся части к торцу неподвижного элемента. В результате столкновения обеих плоскостей, при этом одной вращающейся, и выработанной силы трения возникает энергия, способная к соединению обеих деталей.

Обороты приводной системы плавно регулируются с помощью инвертора. Для быстрой остановки привода предусмотрена электронная система торможения. Работа системы заключается в подаче постоянного тока на двигатель в установленное время. Это решение уже было использовано на практике и эффективно работает, не вызывая износа деталей. 

Весь приводной модуль установлен на прочных направляющих, обеспечивая продольное движение, и, следовательно, прижим трения и осадки. 

Работа станка основана на управлении контроллером PLC и сенсорной операторской панели. Оператор может управлять следующими параметрами: 

— скорость вращения держателя 

— время разгона и торможения 

— прижимная сила трения и осадки 

— время удержания зажимов после остановки

Преимущества и недостатки сварки трением

Преимущества:

1. Высокое качество соединения. В месте стыка отсутствуют многие дефекты, присущие сварным швам, полученным при помощи других видов сварки. К примеру, в месте соединения исключается образование газовых пор и сварных трещин, различных неметаллических включений и других дефектов.
2. Постоянство механических свойств. Как правило, механические свойства основного металла, места стыка и зоны возле него практические одинаковые из-за равномерной структуры металла.
3. Высокая производительность метода. Весь цикл сварки занимает от нескольких секунд до нескольких минут, в зависимости от размеров свариваемых деталей.
4. Подготовка к сварке занимает меньше времени. Из-за того, что нет необходимости удалять оксидные плёнки с соединяемых поверхностей и зачищать их, это существенно экономит время подготовки.
5. Не требуется дополнительных присадочных материалов, как для многих других видов сварки.
6. Не требуется дополнительных операций после сварки, таких как отпуск, отжиг, проковка и др.
7. Снижаются затраты на последующую механическую обработку после сварки.
8. Отсутствуют сварочные поводки и низкая степень деформации после окончания сварки.
9. Большая номенклатура свариваемых материалов. Сварка трением позволяет сваривать многие материалы, как между собой, так и в различных их сочетаниях.
10. Высокий КИМ (коэффициент использования металла). У альтернативных методов получения заготовок (отливки, поковки и др.) КИМ значительно ниже.
11. Меньшая степень вредности. При сварке трением отсутствует яркий слепящий свет, как при дуговой сварке, нет выделения вредных газов, отсутствуют брызги расплавленного металла.
12. Лёгкая возможность автоматизации. Достигаться она может установкой машин для сварки в автоматические и роторные поточные линии, или, к примеру, применением управляющих компьютеров, работающих по программам.
13. Экологичность процесса. Для сварки не требуется защитных газовых сред, флюсов или покрытий, из-за этого нет выделения вредных веществ в воздушную среду.
14. Низкая энергоёмкость. По сравнению с обычной дуговой сварки энергоёмкость снижена в 10 раз.

Недостатки:

1. Низкая универсальность процесса и относительно небольшая номенклатура свариваемых деталей.

2. Габариты свариваемых деталей ограничены. В случае с круглыми деталями, при сварке которых одна неподвижно закреплена, а вторая вращается вокруг своей оси (ротационная сварка), экономически нецелесообразно сваривать заготовки, диаметром более 150мм.

3. Дорогое и громоздкое оборудование для сварки трением.

4. Возможно искажение волокон в зоне сварки, если сварное соединение в процессе эксплуатации подвергается высоким динамическим нагрузкам.

5. Отсутствие мобильности. Невозможно применить данный вид сварки в «полевых условиях» и различных монтажных работах, так как сварочное оборудование для сварки трением является стационарным, а не мобильным.

Предлагаем оборудование для сварки трением (с разными степенями автоматизации процесса) «под ключ» по техническому заданию Заказчика. Опыт наших партнеров позволит предложить оптимальное техническое решение для задач Заказчика.

Станки для сварки трением — Справочник химика 21


    На рис. ХП1-8 показан типичный случай сварки трением, при которолг большое число специально подготовленных вьщуклых дисков сваривается в целый стержень. Один диск устанавливают во вращающемся патроне токарного станка, а второй закрепляют [c.349]

    В последнее время для сварки полиэтилена применяют ультразвуковой способ [46] и сварку трением. В некоторых случаях сварка трением осуществляется с помощью токарных и сверлильных станков. Этот метод сварки целесообразно применять для соединения труб. В СССР выпускается несколько типов мащин для сварки пластмасс трением (МСТ-1, МСТ-2 и др.). Машина МСТ-1 сваривает детали с максимальным диаметром 25 мм за 5—12 сек [96]. За рубежом методом фрикционной сварки приваривают днища пластмассовых бутылей к корпусам. 

[c.194]

    Станки для сварки трением [c.756]

    Подготовка арматуры для сборных железобетонных конструкций (не подвергаемых предварительному напряжению) заключается в изготовлении сварных каркасов и сеток. Процесс их изготовления включает следующие операции заготовку отдельных стержней гнутье хомутов, монтажных петель, крюков, сварку сеток и каркасов. Разматывание, правка и резка арматуры-катанки производятся с помощью станков-автоматов. Стыкование стержней, т. е. сращивание прутковой арматуры по длине, осуществляется контактной электросваркой или сваркой трением. Для сборки стержней арматуры в местах их пересечения при изготовлении арматурных сеток и каркасов применяется точечная контактная электросварка при помощи одноточечных или многоточечных машин. После сварки пересечений готовая сетка укладывается в штабель. 

[c.392]

    Метод очень прост. Практически сварка трением может быть выполнена почти на любом токарном станке, а также на некоторых видах сверлильных станков (например, ДИП-200, винторезном 1А-62 и др.). [c.198]

    Сварка теплом трения. Этот метод применяют для сварки прутьев и трубок. Одну деталь укрепляют в самоцен-трирующемся зажиме токарного станка, другая — остается неподвижной. В момент запуска токарного станка на обеих трущихся поверхностях деталей начинается вы- [c.87]

    Затем одну из соединяемых деталей 2 закрепляют в патрон токарного станка /, а другую деталь 5 прижимают вращающимся центром бабки щпинделя 5 к первой. После этого токарный станок приводят в действие. В результате трения, возникающего между прижатыми друг к другу деталями, соприкасающиеся поверхности нагреваются до температуры сварки. В этот момент привод токарного станка выключают, резко затормаживают вращающиеся части и оставляют детали прижатыми одна к другой до полного их остывания (рис. 126, б). 

[c.262]


    Данный процесс основан на использовании тепла, выделяющегося в результате трения соединяемых деталей, имеющих форму тел вращения. Он применяется в основном для сварки по горцам труб, одна из которых приводится во вращательное движение (с этой целью ее можно закрепить, например, в головке токарного станка), а другая остается неподвижной, После оплавления торцов соединяемые поверхности прижимают друг к другу и дают им остыть. Прочность шва достигает 90% от прочности основного материала. [c.289]

    При механической резке труб получается ровный и чистый рез, и обработка концов труб под сварку не требуется. Снятие фасок с кромок под сварку при резке на трубоотрезных станках производится одновременно с резкой трубы. После газопламенной резки и резки на пилах трения для труб из углеродистых сталей требуется зачистка кромок, а для труб из низколегированных и легированных сталей необходимо снять слой металла толщиной 2—4 мм, поврежденного огневой резкой. 

[c.105]

    Тепло, генерирующееся в результате трения, оплавляет лишь свариваемые поверхности, в то время как температура остального материала практически не меняется. Во многих случаях перед сваркой не требуется специальной обработки поверхностей. Грубо отпиленные детали можно сваривать так же, как и детали, обработанные на станке. 

[c.603]

    Совмещение осей шпинделя станка при монтаже и применение муфты Ольдгейма обеспечивают симметричное расположение нижних шаров относительно верхнего, так что при касании нх под нагрузкой верхнего шара нагрузка равномерно распределяется на нижние шары. Рукоятка гтанка заменена рычагом, который соединяется с валом шестерни станка при помощи шлицев или конической втулки вал шестерни монтируется в корпусе станка на подшипниках. Рычаг с нагрузочной платформой уравновешивается противовесом и подвижной гайкой. Во время вращения шпинделя станка без нагрузки рычаг с платформой и проти вовесом самоустанавливается в горизонтальное положение (при этом должен быть опят верхний шар или-удалена обойма с нижними шарами). Нагрузка на платформу не более 15—20 Г выводит рычаг из горизонтального положения. При отношении плеча рычага к радиусу зацеплейия шестерни станка 20 1 это означает, что суммарное сопротивление трения (между нап ЯЬ—ляющими и шпинделем, в подшипниках вала шестерни, между зубьями шестерни и рейкой шпинделя) при работе аппарата без нагрузки не превышает 300—400 г. Различные скорости вращения достигаются при помощи сменных шкивов для шпинделя станка и мотора. Ременная передача и мотор мощностью 0,5 кв обеспечивают необходимое постоянство числа о боротов шпинделя. Падение (снижение) числа оборотов при нагрузках, вызывающих задир шаров пр и испытании смазки или износ их при трении без смазки, не превышает 3—5% от начального числа оборотов (при частичной сварке шаров или полном их схватывании наблюдается значительное падение скорости или остановка мотора).  

[c.107]

    Разновидностью фрикционной сварки является сварка вращающимся присадочным прутком [54]. Пруток диаметром 6,3 мм укрепляют на скоростном вертикально-сверлильном станке и приводят во вращение со скоростью около 5000 об1мин. При небольшом нажатии в результате трения прутка в соединении выделяется достаточное количество тепла для расплавления как прутка, так и кромок соединения. По мере сварки пруток в вертикальном вращающемся состоянии продвигается вдоль шва, оставляя за собой валик из расплава полиэтилена. Таким способом можно сшить , например, целую кипу полиэтиленовых листов, опустив вращающийся пруток или шип в отверстие одинакового с ним диаметра, которое предварительно высверливается в кипе сложенных листов. Сшитые кипы обрабатываются затем как одно целое. [c.195]

    Сварка пластмасс может производиться также путем использования теплоты трения. Для этого одна из подлежащих сварке деталей устанавливается на токарном станке и закрепляется неподвижно, а другая вращается, соприкасаясь с местом сварки. Необходимая для сварки теплота выделяется за счет трения. После того как материал размягчится, станок останавливается, детали опрессовываются и подвергаются охлаждению без уменьшения давления. [c.314]


Оборудование для стыковой сварки

1. Сварка непрерывным оплавлением производится при соприкосновении свариваемых стержней, вследствие чего образуется дута плавления. После разогрева стыка давление повышается до осадочного. Сварка оплавлением не требует хорошо пригнанных поверхностей, возможна обрезка концов на пресс-ножницах, автогеном и т. д. Такая сварка применяется на неавтоматических машинах.

2. Сварка оплавлением с подогревом производится при прерывистом, часто повторяющемся сближении стержней до соприкосновения, при котором происходит чередование разогрева и оплавления при дуговом процессе. Она пригодна для сварки стержней сечением более 1000 мм2, а при недостаточной мощности стыковых машин сечение должно быть меньше.

Институтом электросварки им. Е. О. Патона разработан принципиально новый способ стыковой сварки импульсным оплавлением, сочетающий непрерывное оплавление и оплавление с прерывистым подогревом. Программа скорости оплавления задается дроссельным регулятором, а для наложения виброимпульсов возратно-посту-пательного движения электродов с заданными частотой и амплитудой предусмотрен специальный вибратор. По этому способу работает стыковочная машина К-724.

Для свариваемых стержней требуется зачистка концов от заусенцев, окалины и грязи на наждачных обдирочных станках. Для получения качественных стыков необходимо точно устанавливать и надежно закреплять стержни в зажимах машины, соблюдая центровку их и длину выпуска, не допуская перекосов и смещений стержней. Ориентировочно выпуск каждого стержня составляет 1,5d (d — диаметр свариваемого стержня).

Для стыковой контактной электросварки арматуры применяют машины: АСП-10 (МС-301), МС-502, MC-I602 (МСР-100), МС-2008 (МСМУ-150), К-724. Для сварки арматуры больших сечений применяют более мощные машины МСГУ-300 и МСГУ-500.

Машина для стыковой сварки АСП-10 (МС-301) предназначена для контактной стыковой сварки методом сопротивления с предварительным подогревом и непрерывным оплавлением стержней из малоуглеродистой стали и цветных металлов.

Рычажно-эксцентриковый неподвижный зажим установлен на корпусе, а подвижной — на качающемся рычаге. Зажимы машины — ручные с эксцентриковым механизмом и радиальным ходом подвижных губок. Оси позволяют получить два конечных расстояния (4 и 14 мм), при которых свариваемые стержни будут соосны.

Машина МС-502 предназначена для контактной стыковой сварки арматуры диаметром 3—8 мм. Сварку производят методом сопротивления. Привод давления пружинный с педальным управлением. Машина оснащена зажимным и подающим механизмами. Она имеет аппаратуру управления и снабжена сварочным трансформатором. Зажимы машины рычажные с приводом от педали. При нажатии на педаль происходит зажатие свариваемых стержней и сжатие их торцов. Осадка производится под действием пружин автоматически по мере разогрева стержней. Сварное соединение отжигают в специальных зажимах. На машине имеются зажимы и ножницы для подготовки торцов стержней и опиловки грата.

Машины типа МСР предназначены для контактной стыковой сварки арматуры диаметром 40 мм методом оплавления с подогревом. Как и машина МС-502, они снабжены сварочным ; трансформатором, на корпусе смонтированы зажимной и подающий механизмы и аппаратура управления.

Машина МС-1602 (МСР-100) имеет ручной рычажный привод осадки. Настойках станины размещены две чугунные плиты с медными контактными вставками, к которым подключен вторичный виток сварочного трансформатора. Левая неподвижная плита изолирована от корпуса машины, а правая подвижная закреплена на двух направляющих, передвигающихся в подшипниках. Промежуток между плитами закрыт защитными щитками и корытом, предохраняющим трансформатор и другие узлы машины от брызг расплавленного металла и окалины.

Зажимы ручные винтовые. Они легко снимаются и могут быть заменены. Возможна регулировка положения контактных губок по горизонтали и вертикали. Включение и выключение сварочного трансформатора производится электромагнитным контактором. Для безопасности обслуживания цепи управления работают на пониженном напряжении (36 В) от понижающего трансформатора. Включение его производится автоматически в начале осадки выключателем, расположенным около рычага подачи.

Машина МС-2008 (МСМУ-150) применяется для автоматической сварки арматурных стержней, диаметром до 60 мм способом непрерывного оплавления. При полуавтоматической сварке применяется способ оплавлением с подогревом. Основными узлами машины являются: станина зажима с пневматическим устройством, электромеханический привод осадки, сварочный трансформатор, контактор и переключатель ступеней.

Рис. 2. Машина МС-502 для стыковой сварки:
1 — корпус; 2 — регулировочная пружина; 3 — рукоятка; 4 — контактная колодка; 5 — тиски; б — ножницы; 7 — переключатель ступеней; 8 — педаль

Стержни для сварки устанавливаются в контактные губки зажимов и удерживаются рычажными устройствами и с помощью пневматических цилиндров. Работа зажимов регулируется пусковыми кнопками, связанными с электропневматическим клапаном. При сварке способом непрерывного оплавления после установки стержней и нажатия пусковой кнопки автоматически срабатывают электромагнитные контакторы и одновременно включается сварочный трансформатор и привод перемещения подвижного зажима. При сближении концов стержней происходит их оплавление с возрастающей интенсивностью. После достижения необходимого их разогрева сварочный трансформатор автоматически отключается и происходит осадка стержней. Скорость оплавления и осадки определяется профилем кулачка привода. Ее регулируют с помощью фрикционного регулятора. После осадки цикл сварки заканчивается, электродвигатель привода отключается, раскрываются зажимы, и машина приходит в исходное положение для следующей сварки.

Машины МСГУ-300 и МСГУ-500 выпускаются по одной схеме и различаются только своей мощностью. Их применяют для стыковой сварки стержней диаметром до 70 мм непрерывным оплавлением и оплавлением с предварительным подогревом. Машины состоят из: станины, зажимов с пневмогидравлическим устройством, гидравлического привода осадки, сварочного трансформатора с переключателем ступеней контактора. Зажатие стержней производится пневмогидрав-лическими зажимами. Арматуру в зажимы устанавливают и ее подъем после сварки осуществляют вручную или с помощью электротельфера.

Рис. 3. Машина МС-1602 (МСР-100) для стыковой сварки:
1—3 — винты; 4 — прижимное устройство; 5 — упор; 6 — рычаг; 7 — контактор; 8 — болт для заземления; 9 —- рычаг

Рис. 4. Электрическая схема машины МС-1602:
1 — переключатель ступеней; 2 — контактор силовой; 3 — доска выводов; 4 — трансформатор цепи управления; 5 — промежуточное реле; 6 — концевой выключатель; 7 — кнопка включения

Управление сваркой автоматическое с помощью реле времени, конечных выключателей и электропневматических клапанов.

Автоматическая сварка происходит после нажатия кнопки «сварка». Срабатывают контакторы, включается сварочный трансформатор и привод перемещения подвижного зажима. В дальнейшем процесс сварки происходит так же, как и у машины МСМУ-150.

При сварке оплавлением с подогревом после зажатия стержней нажатием кнопки «свар ка» включаются сварочный трансформатор гидравлический привод перемещения, который автоматически совершает возвратно-поступательное движение и концы стержней периодически соприкасаются, происходит нагрев их сварочным током. Регулирование продолжительности сварочного цикла и продолжи тельности отдельных операций осуществляется соответствующей настройкой электронного регулятора времени.

Рис. 5. Машина МС-2008 (МСМУ-150) для стыковой сварки:
электродвигатель; 2 — корпус; 3 — вариатор; 4 — редуктор; 5 — нижние губки; б — верхние губки; 7 рычаги; 8— направляющие; 9 — пневматический цилиндр; 10— сменные шестерни

Сварочная машина К-724 применяется для импульсной стыковой сварки арматуры классов A-I…A-V диаметром 12—40 мм. В состав машины входят насосная гидравлическая станция и шкафы управления. Привод всех механизмов гидравлический. Корпус машины консольного типа позволяет осуществлять осевую и боковую подачу арматуры. Сварочный трансформатор машины размещен вне машины, а токоход осуществлен к верхним зажимным электродам. Машина обеспечивает автоматическую сварку в режимах непрерывного оплавления и виброоплавления. Программа скорости оплавления задается дроссельным регулятором.

При контактной стыковой сварке в месте стыка образуется фат, который необходимо удалять, так как он препятствует перемещению стержней между электродами сварочных машин. Для его снятия применяются устройства с наждачными кругами, расположенными в линии после стыкосварочной машины.

Херсонским проектно-конструкторским и технологическим институтом предложен специальный ротационно-обжимной станок для снятия грата (рис. 18.20). Обжатие грата производится с помощью четырех специальных кулачков, установленных во вращающейся с частотой 450 мин. головке, что обеспечивает 48 обжатий в 1 с. В результате происходит уплотнение (проковка) и выравнивание грата заподлицо со стержнем. Мощность электропривода станка 4,5 кВт.

Рис. 6. Ротационно-обжимной станок для снятия грата:
1 — замок кожуха; 2 — ремень клиновой; 3 — электродвигатель; 4 — станина; 5 — кожух; 6 — головка ротационно-обжимная

Таблица 1
Технические характеристики машин для контактной стыковой сварки арматуры

Машины для стыковой сварки арматуры в комплекте с отрезными станками широко применяют в полуавтоматических линиях безотходной стыковой сварки и резки.

Машина АСП-10 (МС-501) предназначена для электрической контактной стыковой сварки арматуры диаметром 3—8 мм. Сварку выполняют методом сопротивления. Привод давления пружинный с педальным управлением.

Рис. 7. Машина АСП-10 для стыковой сварки
1 — корпус; 2— переключатель ступеней; 3 — педаль; 4— ножницы; 5 — тиски; 6 — контактная колодка; 7 — рукоятка; 8 — регулировочная пружина

На корпусе машины смонтированы зажимной и подающий механизмы. Машина имеет аппаратуру управления и снабжена сварочным трансформатором. Зажимы машины рычажные с приводом от педали. При нажатии на педаль происходит последовательно зажатие свариваемых стержней и сжатие их торцов с необходимым сварочным давлением. Осадка производится под действием пружин автоматически по мере разогрева свариваемых деталей. Сварное соединение отжигают в специальных зажимах. На столе машины укреплены зажимы и ножницы для подготовки торцов свариваемых стержней и опиловки грата.

Машины типа МСР предназначены для электрической контактной стыковой сварки арматуры диаметром до 40 мм методом оплавления с подогревом. Как и машина АСП-10, они снабжены сварочным трансформатором, на корпусе смонтированы зажимной и подающий механизмы и аппаратура управления.

Верхняя часть корпуса машины МСР-100 представляет собой жесткую раму, образованную двумя траверсами, стянутыми стяжками-направляющими, по которым скользит средняя траверса, несущая правый подвижной зажим. Левый зажим прикреплен к левой траверсе.

Рис. 8. Машина МСР-100 для стыковой сварки
1—3 — винты; 4 — талреп; 5 — упор; 6 — рычаг; 7 — контактор; 8— болт для заземления; 9 — рычаг

Машина МСР-100 снабжеаа ручными винтовыми зажимами. Конструкция зажимов предусматривает возможность регулировки положения контактных губок в горизонтальном и вертикальном направлениях для компенсации их износа и корректирования положения свариваемых стержней. Привод давления ручной, рычажный. Расстояние между зажимами регулируется талрепом. Сварочный трансформатор однофазный броневого типа. Регулирование вторичного напряжения достигается переключением секций первичной обмотки трансформатора.

Электрическая схема машины МСР-100 приведена на рис. 9.

Рис. 9. Электрическая схема машины МСР-100
1 — переключатель ступеней; 2 — контактор силовой; 3 — доска выводов; 4 — трансформатор цепи управления; 5 — промежуточное реле; 6 — концевой выключатель; 7 — кнопка включения

Машина МСМУ-150 предназначена для стыковой сварки арматуры непрерывным оплавлением и оплавлением с прерывистым предварительным подогревом арматуры диаметром до 50 мм.

Машина состоит из корпуса, электродвигателя, вариатора, редуктора, пневмоцилиндров, направляющих, верхних и нижних губок.

Свариваемые стержни зажимаются рычажными зажимами с пневматическим приводом и вынимаются из зажимов после сварки вручную.

Перемещение подвижного зажима при оплавлении и осадке осуществляется электромеханическим приводом. Вариатор позволяет плавно изменять скорость оплавления (в пределах 1 :2).

При помощи электропневматических клапанов и концевых выключателей на машине возможно автоматическое управление процессом сварки. Сварочный трансформатор включается и выключается при помощи электромагнитного контактора.

Рис. 10. Машина МСМУ-150 для стыковой сварки
1 – корпус; 2 – электродвигатель; 3 — вариатор; 4 – редуктор; 5 – сменные шестерни; 6 – пневматический цилиндр; 7 – рычаги; 8 — направляющие; 9 — верхние губки; 10 — нижние губки

Машины МСГУ-300 и МСГУ-500 предназначены для контактной стыковой сварки арматуры диаметром до 70 мм непрерывным оплавлением и оплавлением с предварительным прерывистым подогревом.

Рис. 11. Машина МСТ-35 для стыковой сварки трением
1 — пустотелый шпиндель; 2 — зажимное устройство

Машины имеют гидравлический привод перемещения подвижного зажима при подогреве, оплавлении и осадке. Зажатие деталей производится пневмогидравлическими зажимами. Установку арматуры в зажимы и ее съем после сварки осуществляют вручную.

Управление сваркой автоматическое с помощью тиратронного реле напряжения, электронного реле времени, конечных выключателей и электропневматических клапанов.

Контактные губки машин обработаны в зависимости от формы свариваемых деталей. Для компенсации износа губок необходимо периодически выверять положение губок по высоте.

Не реже одного раза в месяц рекомендуется измерять омическое сопротивление вторичного контура. При увеличении сопротивления вторичного контура более чем на 25% по сравнению с сопротивлением контура машины сл’едует измерять омическое сопротивление отдельных контактов и выявлять контакты с резко повышенным сопротивлением. Зачистку контактов контактора следует производить не реже одного раза в смену.

Для стыковой сварки арматуры используются также машины, работающие по способу сварки трением. Сварка трением на машинах полностью механизирована, вручную выполняются только операции загрузки арматуры и съем готовых изделий.

Управление сваркой осуществляется от устройства, следящего за величиной осадки, или от реле времени.

Все машины для стыковой сварки трением конструктивно одинаковы и различаются лишь параметрами. На рис. 11 приведен общий вид машины МСТ-35 для стыковой сварки трением. Основной сопряженной единицей машины является пустотелый шпиндель, через который проходит вращающаяся свариваемая деталь (стержень). Второй стержень неподвижно закрепляется в зажимном устройстве соосно с вращающимся. Машины снабжены пневмогидравлическим механизмом, питание которого осуществляется от воздушной магистрали с давлением не менее 0,45 МПа.

Технология сварки трением

Сварка трением, представляя собой вариант сварки давлением, использует нагрев от перемещения соединяемых деталей относительно друг друга, то есть от трения. Оно возникает при вращении сжатых заготовок либо поступательно-возвратном движении. На участке стыка деталей возникающая механическая энергия преобразуется в тепловую. Нагрев строго ограничен околоповерхностным слоем соединяемых изделий. Формирование сварных соединений является совместным результатом действия как пластической деформации, так и сжатия контактирующих поверхностей при нагревании. Причем благодаря трению происходит разрушение поверхностных пленок из оксидов в ходе пластических деформаций, а между кромками свариваемых изделий возникают металлические связи. Такая сварка возможна без расправления металла соединяемых конструкций в твердом виде.

 

Преимущества сварки трением

 

Возникшая в ходе экспериментов по присоединению концевых деталей на токарном станке сварка трением получила быстрое распространение в различных производствах. Сегодня это один из самых высокоэффективных процессов соединения заготовок, чаще всего круглой формы, изготовленных как из однообразных, так и разнородных материалов. Его применение позволяет в несколько раз увеличивать производительность работ при высоком качестве стыка. К преимуществам данного способа относят несложное оборудование, простоту процесса работы, а также экономичность.

 

 

Схемами сварки трением предусмотрено вращение сжатых деталей: одной из двух, обеих, вращающейся вставки между неподвижными либо поступательно-возвратным движением единственной. Нагревание их происходит посредством трения с почти мгновенной остановкой по завершении процесса нагрева. Причем усилие сжатия заготовок постоянно, а усилие проковки увеличивается с нагревом и после торможения вращающихся деталей. На параметры режима такой сварки оказывают влияние как скорость вращения с длительностью действия усилия проковки, так и величины осадки с осевым усилием в ходе нагревания и проковки.

 

 

Исключительно высокое и стабильное качество соединения при несложной технике работы на станках сварки трением делает ее результат, не зависящим от квалификации и опыта работающего. Удобство режимов этой технологии способствует устранению имеющихся трудностей в контроле качества сварных соединений другими способами, что особенно эффективно для изготовления режущего инструмента типа сверл, фрез и метчиков. С его помощью можно соединять дорогостоящие режущие части с хвостовиками определенного инструмента из других материалов. Также широко применяются машины сварки трением в автомобиле- и станкостроении.

 

Технология сварки трением

 

Самая простая и часто используемая схема данного способа сварки предполагает соединение двух деталей, одна из которых сохраняет неподвижность, в то время как вторая вращается вокруг их общей оси. Обе свариваемые заготовки помещаются в зажимных устройствах оборудования по одной оси. Их торцы своими сопряженными поверхностями прижимаются друг к дружке с определенным усилием, за счет чего возникает необходимая сила трения. Когда заготовки вводятся во вращение, работа, совершаемая  для преодоления силы трений, превращается в теплоту. Выделяемая на трущиеся поверхности, она разогревает металл околоповерхностного слоя до требуемой температуры, при которой формируется сварной шов.

 

 

 

При множестве достоинств технологии сварки трением, таких как небольшие энергозатраты, на порядок меньшие, чем для контактной сварки, хорошая производительность работ со способностью соединения металлов и сплавов в самых разных вариантах и несложная автоматизация, есть у нее и существенный недостаток. Это неуниверсальность данной технологии сварки. Для соединения двух частей изделия по меньшей мере одной из них придется служить телом вращения. Еще данный способ осложнен громоздкостью оборудование для сварки трением с образованием грата после сварки. Но при этом выпускаемые сегодня различные модели машин, как специализированных, так и универсальных, хорошо зарекомендовали себя надежностью и большим сроком эксплуатации.

 

 


Роботизированная (ротационная) сварка трением обеспечивает непрерывность производства полного провара без необходимости достижения точки расплавления. Она чаще всего применяется при соединении металлических листов, например, алюминия. В процессе такой сварки часть машины в виде цилиндра с буртиком, имеющая конец определенного профиля, вращаясь, внедряется в металл стыка соединения листов. Возникающее при этом тепло благодаря трению детали с инструментом размягчает деталь, что позволяет ему продвигаться дальше по шву. Подвергшийся пластической деформации материал при подаче его на край кромки инструмента от действия давления профиля с буртиком вковывается в основной металл. Охлаждаясь, полученное соединение обретает прочность и надежно скрепляет детали.

 

Особенности процесса сварки

 

Возможности этой технологии позволяют производить сварку трением алюминия без использования присадочного материала и защитных газов. Она обеспечивает полный провар металлов толщиной в пределах 3 см без риска возникновения внутренних пустот с порами. Хорошие прочностные характеристики при незначительных деформациях достижимы даже в особых случаях соединений алюминиевых сплавов, когда прочие технологии их соединения не гарантируют успеха. Эффективна данная технология также для сваривания сплавов свинца, меди, магния и даже титана.

 

 

Радиальная технология нашла применение в обработке сваркой трением пластмасс и длинномерных изделий. К примеру, она незаменима в устройстве трубопроводов, когда требуется сварка труб с неповоротными стыками. В этом случае необходимо, чтобы обе части сохраняли неподвижное положение. Поэтому их нагрев осуществляется с помощью вращения особой вставки в зазор между ними, которую удаляют непосредственно перед проковкой.


В процессе вибрационной или линейной сварки трением одна из соединяемых заготовок остается неподвижной, а вторая совершает поперечные колебательные движения. Данный способ эффективен для соединения изделий с прямоугольным сечением. Одной из его разновидностей является схема наплавки вибротрением. Она предусматривает совершение прутком поступательных колебательных движений в направлении, перпендикулярном оси перемещения обрабатываемой заготовки.

 

 

Сварка трением с перемешиванием производится с помощью перемещающегося инструмента. В ходе такого процесса соединяемые листы или детали неподвижно скрепляются. Зазор при этом должен быть минимальным. При введении в него вращающегося инструмента с последующим его передвижением вдоль линии шва осуществляется нагрев поверхностного слоя металла. От вращения инструмента торцы заготовок плавятся, их металл перемешивается и образует соединение.

 

 

Сварка трением в Минске и области

Сварка трением (сварка без расплавления) — это технология, относящаяся к разделу сварки давлением, отличающаяся тем, что нагрев производится за счет трения одной из соединяемых заготовок, совершающей вращательные движения, о другую при постоянном или возрастающем с течением времени давлении. Возможно вращение обеих заготовок в противоположных направлениях. Преимущества метода: малая энергоемкость; надежность соединения постоянна по всей длине шва; практически отсутствует предварительная подготовка поверхностей; отсутствие продуктов горения.

Сварка трением

Часто необходимо провести сваривание деталей из расплавляемых материалов таких как металлы или полимеры без применения электрической дуги или тогда, когда ее применение невозможно или нецелесообразно. В этом случае применяется сварка трением.

Что это такое сварка трением?

Рассматриваемая нами технология — это одна из разновидностей сварки давлением, в процессе которой разогрев до состояния текучести производится за счет тепла, появляющегося в результате трения деталей друг о друга. Применяется для различных металлов и полимеров в различных производственных сферах. При формировании сварного шва можно выделить следующие этапы:

  • Разрушение и удаление слоя окислов с поверхности под действием трения.
  • Разогрев кромок в результате трения и выдавливание части пластичного материала из шва.
  • Прекращение трения с одновременным оказанием давления на свариваемые детали и образование сварочного шва.

Как правило, свариваются таким методом тела вращения или листовые материалы. В этом случае источником трения становится либо вращение, либо вибрация. При этом одна деталь закрепляется статично, а вторая движется относительно нее. При этом свариваемые детали прижимаются друг к другу с постоянным или возрастающим давлением. В токарном искусстве сварка тернием — наиболее распространенный вариант соединения двух и более заготовок. Собственно, отсюда и пошёл данный метод, а его основателем стал токарь-новатор Чудиков А.И. в 1956 году.

Виды сварки трением

Среди видов сварки трением можно отдельно выделить сварку с перемешиванием. Если при простой сварке трением разогреваются вращающиеся или вибрирующие относительно друг друга детали, то сварка с перемешиванием — это особый процесс. Заключается он в следующем:

  1. Применяется для сварки «в стык» листового алюминия, титана, магния и их сплавов, а также полимеров и композитов.
  2. Для сваривания используется специальный инструмент, являющийся телом вращения, рабочая сторона которого утолщена.
  3. Возможна сварка любых материалов с температурой плавления до 1800°С или их комбинаций.
  4. При сварке вращающийся наконечник сварочного инструмента погружается на глубину, равную толщине соединяемых кромок.
  5. Вращаясь, сварочный инструмент перемешивает расплавленный материал двух заготовок, сваривая их между собой.

Применение сварки трением на предприятиях

Данная технология может применяться как для массового производства недорогих изделий из металлов и пластиков, так и для оказания услуг. Предприятия, оказывающие услуги по сварке трением, как правило, выполняют сварку с перемешиванием, поскольку простая сварка трением является достаточно специфическим процессом, применяемым для производства конкретных деталей. Сварка трением — процесс сваривания металлических и полимерных деталей для производственных предприятий. Данный метод дает хорошие результаты, однако его применение ограничено либо на небольших поверхностях вращения, либо на продолжительных технологических швах, когда детали свариваются «в стык». Возможно также отдельное направление деятельности предприятия — услуги сварки тернием.

Сварка трением- О производстве литья

 

 

 

При этом способе сварки для нагрева  соединяемых деталей используют тепло, образующееся в стыке при трении двух поверхностей в результате  преобразование механической  энергии в тепловую непосредственно в свариваемом узле.

Сварка трением имеет ряд преимуществ  по сравнению с другими видами стыковой сварки: высокую производительность,  высокое и стабильное качество сварного соединения, которое позволяет сваривать  разнородные металлы и сплавы в различных сочетаниях, характеризуется высокими энергетическими показателями (при сварке трением углеродистой стали  обыкновенного  качества  электрическая мощность составляет  15-20 Вт/мм2, а при электрической контактной сварке 120-150 Вт/мм2.

Сварка трением может быть использована при изготовлении инструмента (сверл, разверток и др.), различной арматуры для железобетона и др.

Возможен ряд схем процесса сварки трением. Простая и наиболее распространенная из них показана на рис а, ее применяют при соединении встык двух круглых  стержней или труб относительно небольшой длины. Две свариваемые детали 1 и 2 располагают соосно, одна из них закреплена неподвижно, другая приводится во вращение вокруг  их общей оси. На сопряженных поверхностях деталей, прижатых одна к другой осевым  усилием Р,

возникают силы трения, вызывающие выделение тепла и интенсивный нагрев  этих поверхностей,

а также прилегающего к ним металла до  температуры,  достаточной для осуществления сварки давлением (для углеродистых сталей обыкновенного качества 500-1350 ᴼ С).

При достижении температуры сварки процесс трения должен быть  резко прекращен. Сварка заканчивается естественным охлаждением деталей при сжимающем осевом усилии.

 

 

 

Схема б, для сварки стержней или труб с дисками или пластинами 2 незначительно отличается от приведенной выше.

Сварку трением встык массивных или длинных труб  и стержней можно производить по другой схеме рис в. Торцы двух массивных деталей 1 и 2 поджимают к промежуточному вспомогательному диску (кольцу, стержню 3), приводимому во вращение, и приваривают к нему, образуя соединение, состоящее из  трех частей. Эта схема представляет большой интерес для выполнения монтажных работ, но она пока еще не нашла широкого применения в промышленности.

Сущность способа сварки вибротрением рис г, заключается в том, что для сварки невращающихся деталей различной формы

 

применяют колебательное перемещение  одной из  соединяемых деталей по отношению к  другой.

Технология сварки трением характеризуется скоростью вращения детали, давлением при нагреве и проковке (сварке) и величиной осадки.

Ориентировочные режимы сварки трением различных металлов приведены в таблице 10.

Для выполнения сварки трением можно использовать различные типы токарных и сверлильных станков, а также специальные сварочные машины, технические характеристики которых приведены в  таблице выше.

 

 

 

Стыковая сварка — — Энциклопедия по машиностроению XXL

Все стали, приведенные в табл. 69, содержат менее 0,15—0,18%С, так как из них изготавливают преимущество трубы, подвергаемые стыковой сварке.  [c.465]

Стыковая сварка — разновидность контактной сварки, при которой заготовки свариваются по всей поверхности соприкосновения. Свариваемые заготовки закрепляют в зажимах стыковой машины (рис. 5.26). Зажим 3 установлен на подвижной плите 4, перемещающейся в направляющих, зажим 2 укреплен на неподвижной плите 1. Сварочный трансформатор соединен с плитами гибкими шинами и питается от сети через включающее устройство. Плиты перемещаются, и заготовки сжимаются под действием усилия Р, развиваемого механизмом осадки.  [c.212]


Циклограмма контактной стыковой сварки сопротивлением представлена на рис. 5.27. Перед сваркой заготовки должны быть очищены от оксидных пленок и торцы их плотно пригнаны друг к другу. Для подгонки необходима механическая обработка торцов. Заготовки сдавливаются усилием Р, затем включается ток, металл разо-  [c.212]
Рис. 5.26. Схема контактной стыковой сварки
Параметрами режима контактной стыковой сварки сопротивлением являются плотность тока /, А/мм , удельное усилие сжатия торцов заготовки р, Па, и время протекания тока /, с, которое определяют косвенно через величину осадки, зависящую от установочной длины L. Установочной длиной L называют расстояние от торца заготовки до внутреннего края электрода стыковой машины, измеренное до начала сварки. Длина L зависит от теплофизических свойств металла, конфигурации стыка и размеров заготовки.  [c.213]

Типы сварных соединений, выполняемых стыковой сваркой сопротивлением, представлены на рис. 5.28. Этим способом соединяют заготовки малого сечения (до 100 мм ), так как при больших сечениях нагрев будет неравномерным. Сечения соединяемых заготовок должны быть одинаковыми по форме с простым периметром (круг, квадрат, прямоугольник с малым отношением сторон). Сваркой сопротивлением можно сваривать низкоуглеродистые, низколегированные конструкционные стали, алюминиевые и медные сплавы.  [c.213]

Стыковая сварка оплавлением имеет две разновидности непрерывным и прерывистым оплавлением. При непрерывном оплавлении между заготовками, установленными в электродах машины, оставляют зазор, подключают ток и равномерно сближают заготовки. Соприкосновение происходит вначале по отдельным небольшим площадкам, через которые протекает ток высокой плотности. При этом под действием магнитного поля расплавленный и кипящий металл выбрасывается наружу. После достижения равномерного оплавления всей поверхности стыка заготовки осаживают. Циклограмма сварки непрерывным оплавлением показана на рис. 5.29.  [c.213]


Рис. 5.29. Цикл контактной стыковой сварки оплавлением  [c.213]

Типы сварных соединений, выполняемых стыковой сваркой оплавлением, приведены на рис. 5.30.  [c.214]

Наиболее распространенными изделиями, изготовляемыми стыковой сваркой, служат элементы трубчатых конструкций, колеса и кольца, инструмент, рельсы, железобетонная арматура.  [c.214]

Машины для стыковой сварки выпускают мощностью 5— 500 кВ А. Стыковые машины мощностью до 25 кВ-А применяют для сварки сопротивлением черных И цветных металлов мощностью 25—250 кВ-А — для сварки сопротивлением и оплавлением черных металлов мощностью 150—500 кВ-А — для автоматической сварки оплавлением с подогревом.  [c.220]

Вид сварки выбирают, исходя из размера и формы соединяемых заготовок расположения швов в сварном соединении физико-химических свойств, соединяемых материалов возможности механизации и автоматизации процесса сварки. Так, например, для сварки листовых конструкций из всех марок сталей и некоторых цветных сплавов широко применяют дуговую и электрошлаковую сварку. Для получения стыковых соединений заготовок компактных, полых и развитых сечений из сталей и цветных металлов применяют контактную стыковую сварку. В производстве тонколистовых конструкций из сталей и цветных металлов для нахлесточных соединений  [c.249]

Конструирование приспособлений при сварке промышленными роботами 89 Контактная стыковая сварка трубопроводов 308  [c.390]

К нестандартным швам относятся сварные швы, выполняемые контактной стыковой сваркой. Поперечное сечени таких швов на чертеже не изображают, так как они не имеют контролируемых размеров. Варианты обозначения швов приведены па рис. 8.8.  [c.165]

Рис. 10. Соединения контактной стыковой сваркой (КС) а — стержней одинакового диаметра (КС-0) б — стержней разного диаметра (КС-Р) а — с последующей механической обработкой (КС-М),
С о е д и и е н и я с т ы к о в ы е. Контактной стыковой сваркой, выполняемой на контактных машинах, соединяют заготовки различных форм и сечений круглые (рис.  [c.64] При стыковой сварке свариваемые заготовки 1 закрепляют в зажимах стыковой машины. Один из зажимов 2 — подвижный, другой — неподвижный. Питание электрическим током производят от сварочного трансформатора 3, вторичная обмотка которого соединена с плитами гибкими шинами, а первичная питается от сети переменного тока через включающее устройство. При помощи, механизма осадки подвижная плита перемещается, свариваемые детали сжимаются под усилием Р.  [c.107]

Различают стыковую сварку сопротивлением (рис. 64, а) и оплавлением (рис. 64, б). Сваркой сопротивлением называется стыковая сварка с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой. Сваркой оплавлением называется стыковая сварка с разогревом стыка до оплавления и последующей осадкой. Различают сварку непрерывным и прерывистым (импульсным) оплавлением, а также оплавлением с подогревом.  [c.107]

Цикл контактной стыковой сварки представлен на рис. 65.  [c.108]

Сварка оплавлением находит применение при создании разнообразных конструкций как малых, так и больших сечений (до 100 000 мм ). Наиболее типичными изделиями, свариваемыми стыковой сваркой, являются элементы трубчатых конструкций, колеса, кольца, рельсы, железобетонная арматура и др.  [c.109]


Для защиты металла от взаимодействия с газами при стыковой сварке химически активных металлов используют защитные среды (инертные газы).  [c.109]

Контактную точечную и шовную сварку применяют для соединения листов и профильного проката преимущественно из деформируемых сплавов. Контактную стыковую сварку выполняют преимущественно методом оплавления. Так как алюминий и его сплавы отличаются высокой тепло- и электропроводностью, то необходимо при электроконтактной сварке, особенно точечной, применение больших токов и мощных машин, для повышения эффективности нагрева целесообразно сваривать при малой длительности импульсов тока.  [c.135]

Замена ручной сварки механизированной и автоматизированной позволяет резко сократить основное время сварки. Например, при сварке стали толщиной 10—12 мм в нижнем положении вручную покрытым электродом можно сварить около 1 погонного метра в час, а при автоматической сварке под флюсом труб такой же толщины достигнута скорость сварки 320 м/ч. На сварку неповоротного стыка трубы диаметром 1420 мм, толщиной стенки 15—17 мм при ручной дуговой сварке затрачивается 8—10 человеко-часов. Сборочно-сварочный комплекс Север , разработанный институтом электросварки им. Е. О. Патона, производит сборку и сварку (контактная стыковая сварка) за 2,5 мин.  [c.139]

Следует отметить, что и при наличии давления может происходить расплавление металла, например, при термитной сварке с давлением, контактной точечной и шовной сварке с образованием литого ядра, стыковой сварке оплавлением, сварке трением и др.  [c.22]

В отличие от контактной стыковой сварки сварка трением требует меньших затрат энергии (нет потерь на выделение теп-  [c.137]

В процессе кристаллизации форма межфазной поверхности фронта кристаллизации может быть плоской (линейный процесс кристаллизации при стыковой сварке стержней), цилиндрической (плоский процесс при сварке пластин встык с полным проплавлением) и пространственной (объемный процесс при наплавке или сварке массивного изделия).  [c.447]

Электроконтактная сварка осуществляется за счет разогрева стыка при прохождении тока через зазор, обладающий большим сопротивлением, чем сплошное сечение детали. Этот способ сварки имеет несколько разновидностей. На рис. 30.1,6 показана схема стыковой сварки. Свариваемые детали 1 укрепляются в зажимах 2, соединенных с источником электрического напряжения, II сжимаются силой Р. Нагрев производится до сплавления стыка. Так сваривают стержни, трубы и подобные нм детали.  [c.365]

Значительный экономический эффект дает применение стыковой сварки линолеума при изготовлении герметичных полов. Линолеум состоит из термопластичного полимера, чаще всего поливинилхлоридной смолы, и тканой либо войлочной подосновы. Для сварки используется метод одновременного нагрева с помощью ленточных электродов, уложенных параллельно но обе стороны от свариваемого шва (рис. 16-4) [10].  [c.295]

В третьей позиции указывают способ выполнения сварки. Кроме ручной электродуговой сварки, все остальные швы имеют несколько способов исполнения, например А — автоматическая сварка под слоем флюса П — полуавтоматическая сварка под слоем флюса Кт — контактная точечная сварка Кр — контактная роликовая сварка Кс — контактная стыковая сварка и т. д. Сгюсобы выполнения сварки даны в стандартах на типы и конструктивные элементы сварных швов.  [c.223]

Стыковую сварку с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой называют сваркой сопротивлением, а при разогреве торцов заготовок до оплавления и последующей осадкой — сваркой оплавлением. Для правильного формирования сварного соединения необходимо, чтобы процесс протекал в определенной последовательности. Совместное графическое изображение тока и давления, изменяющихся в процессе сварки, называют цикл о-граммой сварки.  [c.212]

Присадка подается короткими возвратно-поступательными движениями и должна находиться под возможно меньшим углом к изделию. Конец прутка опирается на край расплавленной ванны. Однопроходная сварка выполняется без колебательных движений. Присадочная проволока берется того же состава, что и основной металл. Поверхность свариваемого изделия и присадочной проволоки подготавливается под сварку. Для сварки применяется Аг марки Б ГОСТ 10157—62 (Аг 99,96%). Сварка вольфрамовым электродом ведется на переменном токе при определенных режимах, указанных в табл. 6. При стыковой сварке металла толщиной 1—1,5 мм с отбортовкой без присадки сила тока снижается на 10—15%.  [c.102]

При стыковой сварке через детали пропускают ток, сила которого достигает нескольких тысяч ампер. Основное количество теплоты выделяется в месте стыка, где имеется наибольшее сопротивление металл в этой эЬне разогревается до пластического состояния или даже  [c.55]

Особенности УЗК-соедннсиии, сваренных контактной стыковой сваркой  [c.166]

Серьезной проблемой стыковой сварки является необходимость удаления грата — металла, выдавленного бсадкой. Грат зачищают вручную или механическими устройствами-гратоснимателями сразу после сварки, после охлаждения соединения или после термообработки.  [c.109]

Машины для стыковой сварки выпускают мощностью 0,8— 800кВ-А (МС-403 МС-502, МСМУ-150 и др.) Стыковые машины мощностью до 25 кВ-А применяют для сварки сопротивлением 25— 250 кВ-А — сопротивлением и оплавлением, 150—800 кВ-А — автоматической сварки оплавлением изделий с большим поперечным сечением.  [c.113]


При этом аналитическая обработка позволила Т1Ж5положение центра тяжести концентрационных кривых и площадь под ними. Положение центра, тяжести концентрационной кривой характеризует перемещение основной массы атомов на среднюю глубину, а площадь под кривой оценивает сушу перемещаемых радиоактивных атомов. Из представленных данных можно заключить, что картина распределение изотопа в зоне объемного взаимодействия при КСС и УСВ идентична. В результате проведенных исследований установлено, что при контактной стыковой сварке сощто-тивлением могут при определенных условиях (импульсный нагрев в сочетании с скоростями деформации превышающими 0,1 м/с) развиваться процессы аномального массопереноса существенно влияющего на формирование соединений. В частности образование металлических связей наблюдалось при величинах деформации, которые на порядок ниже чем при канонических режимах сварки сопротивлением. Количественные показатели массопереноса в данном случае весьма близки к аналогичным показателям при ударной сварке в вакууме.  [c.160]

Аналогичная картина возникает при контактно-стыковой сварке магистральных трубопроводов из низколегированных сталей. Здесь при сварке возникает ферритная прослойка с баллом зерна 5 по ГОСТ 5639-82. Ширина данной прослойки 0,5-1 мм. В многочисленных научных публикациях такая прослойка получила название светлой полоски . Ее образование связано с процессом миграции углерода в жидкую фазу, которая при осадке вытесняется в грат. Вследствие этого в стьже образуется зона с понижегшым содержанием углерода, твердость (а следовательно и прочностные характеристики) которой значительно ниже основного металла и примерно составляет 1400-1500 МПа (рис. 1.5).  [c.16]

Рис. 1.5. TiinHHHoe распределение твердости в зоне кольцевого стыка трубопровода, выполненного стыковой сваркой оплавлением из стали X 60  [c.16]


Ротационные машины для сварки трением | KUKA AG

Два бренда, один сильный партнер для различных отраслей промышленности с индивидуальными и стандартными решениями.

Более 50 лет назад KUKA внедрила вращательную сварку трением в качестве промышленного процесса соединения. Ассортимент сварочных аппаратов KUKA был расширен в 1994 году за счет поглощения производителя оборудования Thompson Friction Welding (Великобритания). С тех пор KUKA является одним из мировых лидеров рынка в этой области, установив более 1200 ротационных сварочных аппаратов трением в более чем 44 странах .

Технология вращательной сварки трением: экономичное и безопасное соединение различных материалов и комбинаций материалов

Машины для сварки трением KUKA сваривают металлические детали, такие как поршневые штоки, клапаны или теплообменники.

Благодаря нашим уникальным техническим центрам KUKA в Аугсбурге (Германия) и сварочному центру Thompson в Хейлсовене (Великобритания) мы можем проверить практическую жизнеспособность инновационных концепций завтрашнего дня.Мы также предлагаем дополнительные услуги, такие как проверка процесса, создание прототипа или мелкосерийного производства, или обеспечиваем весь производственный процесс в несколько смен.

Стандартные и изготовленные по индивидуальному заказу машины для сварки трением с фиксированной или подвижной шпиндельной бабкой

Независимо от того, выбираете ли вы компактные и универсальные станки или специальные станки для отдельных компонентов, мы предлагаем два различных типа исполнения с неподвижными и подвижными шпиндельными бабками , адаптированными к вашим требованиям, а также специальных размеров и конструкций  по запросу.

Роторные машины для сварки трением, подготовленные для Industrie 4.0

Интеграция ротационных сварочных аппаратов трением в вашу производственную сеть — проверенный способ повышения производительности. Для этого требуется открытых интерфейсов и интеллектуальное управление. Как производитель гибких систем для автоматизированного производства, мы обладаем опытом и знаниями для разработки и внедрения экономичных комплексных решений с высокой надежностью процесса .Благодаря легкодоступной рабочей зоне и сетевым возможностям контроллера наши машины для сварки трением обеспечивают идеальные условия для новой эры Индустрии 4.0.

Вращающиеся машины для сварки трением — ETA Technology

Непрерывные инновации — ключевая тема, воплощенная в машинах, которые мы разрабатываем для вас. Именно эта концепция позволила нам внедрить множество новаторских инноваций, которые являются одними из первых в отрасли, а также позволила нашим машинам для сварки трением стать лучшими в своем классе.

Наши машины для сварки трением предназначены для точного управления с использованием модели с замкнутым контуром, высокой доступностью и эргономичной конструкцией. Опираясь на сильную команду исследователей и разработчиков, машины для сварки трением ETA всегда были в авангарде технологий и, таким образом, предоставляли нашим клиентам экономически эффективное решение. Мы также позаботились о том, чтобы машины, которые мы разрабатываем для вас, соответствовали ожиданиям современных производственных процессов и были экологически безопасными.

Ниже представлен репрезентативный список машин в категории вращательной сварки трением.

13000 930 1250
Модели 3T 6T 10T 15T 20T 60T 100T 125T 150T 200T 300T 800T 1000T 1300T
Max Forge Сварочная сила в KN 30 30 100 150 600 1000 1250 1500 2000 3000 8000 10000 13000
* Сварная площадь поперечного сечения в MM2 250 1669 5000 8330 10415 12500 16660 24925 70686

113411

*Только ориентировочно – Предполагаемое давление штамповки = 12 кг/мм 2 – Материал MS

ETA в большинстве случаев следует процессу проектирования на заказ (ETO), поскольку создание продукта начинается с понимания требований заказчика.Ниже показана часть аппаратов для сварки трением, которые мы построили для наших клиентов и которые работают по всему миру.

 

Вы можете прочитать наш технологический раздел, в котором объясняется процесс сварки трением, его применение и различные испытания, которые необходимо пройти кованому компоненту, чтобы убедиться, что соединения достаточно хороши для использования.

 

Руководство по сварке трением для внутренних специалистов (FRW)

Когда вы слышите слово «сварка», перед вашими глазами возникает образ сварочной дуги, воздействующей на металлы заготовки, чтобы расплавить их и сплавить в сварное соединение.Однако сварка трением является сваркой в ​​твердом состоянии, и в ней нет ни дуги, ни плавления металлов. Промышленное использование сварки трением было введено в 1960 году в США.

 

Эта статья знакомит вас с различными аспектами сварки трением, такими как принцип сварки трением и принцип ее работы, типы процессов сварки трением, оборудование или машины, используемые в процессе сварки трением, насколько прочна сварка трением, преимущества и недостатки процесса сварки трением, применение процесса сварки трением и соображения безопасности.

 

Каков принцип сварки трением и как она работает?

 

Мы часто потираем руки в холодную погоду, и когда вы увеличиваете скорость трения, ваши руки становятся теплее. Это происходит из-за механического трения и силы, которую вы прикладываете во время трения. Представьте, что произойдет, если два металлических предмета будут тереться друг о друга на высокой скорости, оказывая давление на металлические предметы. Да вы правы; это приводит к выделению большого количества тепла на границе раздела.Сварка трением использует это тепло для создания соединения (слияния) двух металлов на границе раздела, а используемое давление зависит от соединяемых металлов. Это принцип сварки трением.

 

Сварка трением представляет собой сварку в твердом состоянии, поскольку сварка двух металлов происходит, когда оба металла находятся в твердом состоянии. Поскольку при сварке трением не происходит плавления, сварное соединение лучше описать как «ковочную сварку». с использованием тепла, выделяемого трением.

 

Одним из основных условий сварки трением является то, что соединяемые детали должны иметь квадратную и обработанную гладкую поверхность. Когда мы видим обработанную поверхность невооруженным глазом, она кажется гладкой, однако в действительности гладкая поверхность содержит очень маленькие выступы, и эти выступы называются неровностями. Когда две металлические детали движутся друг относительно друга (трение), неровности на стыковых поверхностях взаимодействуют и возникает трение (из-за сопротивления относительному движению).Взаимодействие между неровностями на границе раздела приводит к выделению теплоты трения. Выделяемое тепло вызывает размягчение металлов (пластическое состояние). В размягченном состоянии осевое давление, прикладываемое к металлам заготовки, смешивает металлы, образуя соединение или сварной шов.

 

Параметры процесса FRW

 

Этот процесс имеет три фактора или параметра:

  1. Скорость вращения или возвратно-поступательного движения: Скорость вращения или возвратно-поступательного движения зависит от свариваемого металла и площади контакта на границе раздела.
  2. Давление: Величина давления, оказываемого на заготовки (как на начальном, так и на завершающем этапе), зависит от скорости движущейся заготовки, типа металла и площади поперечного сечения металлов заготовки.
  3. Время сварки: Время сварки зависит от скорости движущейся заготовки, типа металла, приложенного давления и площади поперечного сечения металла заготовки.

 

Виды сварки трением

 

Существуют разные процессы FRW, и каждый из них работает по-своему.Однако основной принцип работы и требования остаются прежними, и они объясняются ниже.

 

Оба металла заготовки должны быть подготовлены таким образом, чтобы они имели гладкую и квадратную поверхность. Заготовки устанавливаются на станке, одна будет неподвижна, а другая будет иметь движение (движение может быть вращательным или возвратно-поступательным). Движущаяся заготовка вращается или совершает возвратно-поступательные движения с высокой скоростью. Вначале две заготовки соприкасаются на границе раздела, и на этом этапе к заготовкам прикладывается небольшое давление.Это очищает поверхности интерфейса путем полировки.

 

Теперь давление на неподвижную заготовку увеличивается, и она прижимается к вращающейся или совершающей возвратно-поступательное движение заготовке. Это приводит к выделению большого количества тепла от трения на границе раздела (контактной поверхности). Это продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто состояние пластической формации. Когда на контактных поверхностях происходит пластическое образование, вращательное или возвратно-поступательное движение прекращают, заготовки выдерживают под давлением до образования сварного соединения.При необходимости давление можно увеличить.

 

Различные типы процессов сварки трением:

  1. Вращательная сварка трением.
  2. Инерционная сварка трением.
  3. Линейная сварка трением (LFW).

 

1. Вращательная сварка трением (RFW)

 

 

Как показано на рисунке выше, вращательная сварка трением обычно выполняется путем закрепления металла заготовки на горизонтальной оси.Однако могут быть машины, делающие это и на вертикальной оси. Роторный FRW происходит в следующие шаги:

  • Металлическая заготовка удерживается в патроне или цанге и вращается с постоянной высокой скоростью. Предусмотрена возможность отсоединения патрона от приводного двигателя.
  • Вторая металлическая заготовка прочно удерживается неподвижно, и станок имеет возможность перемещать эту заготовку по направлению к вращающейся заготовке, а также применять осевое давление.
  • Сначала к заготовкам прикладывается низкое контактное давление, чтобы привести их в контакт и очистить поверхности полировкой.
  • Давление увеличивается, и на границе раздела двух заготовок выделяется тепло от трения.
  • Как только выработанного тепла достаточно для FRW, вращательное движение заготовки прекращается, а давление поддерживается или увеличивается для завершения сварки.
  • На стыке (стыкующихся поверхностях) образуется кованый стык, и часть размягченного металла выдавливается, образуя заусенец. Вспышку можно срезать.
  • Две заготовки должны оставаться на одной оси в течение всего процесса сварки трением.
  • Вспышку можно свести к минимуму, контролируя параметры сварки.

 

Сварка трением используется для сварки стальных стержней диаметром до 100 мм и более и труб с наружным диаметром до 100 мм. Роторный FRW используется для сварки медно-алюминиевых электрических соединений, валов турбин, поршневых штоков, автомобильных осей, режущих инструментов и т. д. Как правило, заготовки имеют круглое поперечное сечение. Однако одна из заготовок может иметь другое сечение.

 

Сварку трением можно проверить визуально. Образование грата на периферии заготовки происходит в процессе сварки, величина грата зависит от металла шва и параметров шва. Заусенец, выступающий прямо из стыка, может указывать на очень высокую скорость или низкое давление, или на более низкое время сварки. Заусенец, который сильно загибается назад от сварного шва, указывает на очень большое время сварки и очень высокое давление сварки.

 

2.Инерция FRW

 

 

Инерционная сварка является модификацией или разновидностью вращательной сварки FRW, и процесс аналогичен вращательной сварке FRW с одним изменением. Патрон (на котором зажимается вращающаяся заготовка) установлен на валу, имеющем маховик. Маховик вращается вместе с патроном и вращающейся заготовкой, и имеется возможность отсоединить маховик от двигателя. Инерция FRW происходит в следующие шаги:

  • Металлическая заготовка удерживается в патроне и вращается с постоянной высокой скоростью.За патроном (на том же валу) установлен маховик.
  • Вторая металлическая заготовка прочно удерживается неподвижно, и станок имеет возможность перемещать эту заготовку по направлению к вращающейся заготовке, а также применять осевое давление.
  • Неподвижная заготовка соприкасается с вращающейся заготовкой. Вращающаяся заготовка начинает вращаться, и когда она достигает заданной скорости, маховик отключается от двигателя.
  • Маховик (отсюда и вращающаяся заготовка) продолжает вращаться за счет запасенной в нем механической энергии.
  • Давление увеличивается, и на границе раздела двух заготовок выделяется тепло от трения. Вырабатываемого тепла достаточно для сварки трением, а давление поддерживается или увеличивается для завершения сварки.
  • На стыке (стыкующихся поверхностях) образуется кованый стык, и часть размягченного металла выдавливается, образуя заусенец. Вспышку можно срезать.
  • FRW завершается к моменту остановки маховика.
  • В этом процессе кинетическая энергия (энергия вращения), запасенная в маховике, преобразуется в теплоту трения.
  • Условия, необходимые для инерционной сварки, могут быть легко стандартизированы и воспроизведены; следовательно, качество, достигаемое инерционной сваркой, имеет постоянство. Инерционная сварка может быть автоматизирована.

 

Зона термического влияния (ЗТВ) при инерционной сварке узкая из-за короткого времени нагрева и охлаждения. Все это делает инерционную сварку предпочтительным процессом. Ключевыми факторами при инерционной сварке являются масса маховика, скорость вращения и прилагаемое осевое давление.

 

Преимущества инерции FRW
  1. Сокращение времени цикла.
  2. Очень хорошая консистенция.
  3. Повторяемость.
  4. Сварка разнородных металлов экономит затраты, так как количество используемого дорогостоящего металла будет меньше.

 

Ограничения инерции FRW
  1. Металл шва должен быть пластичным при температурах FRW.
  2. Возможна только сварка встык.

 

3. Линейная сварка трением (LFW)

 

 

Линейные машины для сварки трением могут быть вертикальной или горизонтальной конструкции.Линейный FRW аналогичен ротационному FRW и может быть объяснен в следующих шагах:

  • Одна металлическая заготовка прочно удерживается в приспособлении и может перемещаться по направлению к другой заготовке, а также имеется приспособление для приложения давления. Вторая металлическая заготовка закреплена в приспособлении и имеет быстрое возвратно-поступательное движение.
  • Неподвижные и возвратно-поступательные детали соприкасаются, и они начинают тереться друг о друга на границе раздела. Это трение удаляет загрязнения на границе раздела (облицовочные поверхности).
  • Давление на детали увеличивается, и из-за быстрого возвратно-поступательного движения и давления на границе раздела выделяется достаточно тепла от трения.
  • Поступательно-поступательное движение заготовки прекращают, а давление продолжают (или увеличивают при необходимости) до момента кузнечной сварки заготовок.

 

Процесс LFW обычно используется для соединения металлов, но даже пластик и дерево соединяются с помощью этого процесса.

 

Применение LFW

  • Диски со встроенными лезвиями (лопасти и диски из цельного куска) или сокращенно BLISKS могут быть изготовлены с использованием процесса LFW.Лезвия могут быть соединены или объединены с диском с помощью линейного процесса FRW.
  • Процесс
  • LFW используется для соединения металлов для компонентов конструкции самолета.
  • В описанных выше процессах FRW длина двух заготовок укорачивается в направлении давления из-за выгорания, и этот металл выходит из интерфейса в виде вспышки. Любые оксиды, инородные частицы и загрязнители, которые выходят вместе с заусенцами и сварным швом, будут чистым металлом. Два металла заготовки станут очень горячими и пластичными, но останутся твердыми на протяжении всего процесса FRW.

 

Варианты сварки трением

 

Различные варианты FRW:

  1. Радиальная сварка трением.
  2. Орбитальная сварка трением.
  3. Наплавка фрикционная.
  4. Сварка трением с перемешиванием.

 

1. Радиальный FRW

 

Радиальная сварка трением (RFW) представляет собой разновидность сварки трением, разработанную для соединения двух длинных труб.При обычной сварке трением один отрезок трубы необходимо вращать до общего тепла трения. Однако в RFW обе трубы остаются неподвижными. Один конец каждой трубы подготовлен для стыковой сварки с V-образным пазом на всю глубину или на 3/4 глубины. Стыковая сварка с V-образным пазом. Два отрезка трубы прочно удерживаются впритык друг к другу, а массивное кольцо со скошенной кромкой надевается на подготовку V-образной канавки. Используемая техника:

 

 

Вращайте скошенное кольцо на высокой скорости и оказывайте радиальное давление на кольцо.Для предотвращения разрушения сварного соединения и продувки металла шва в канал трубы в сварной стык может быть вставлена ​​(в трубу) сплошная или разборная оправка. Вращающееся сплошное кольцо со скошенной кромкой и поверхность раздела двух труб становятся пластичными и мягкими из-за теплоты трения, а радиальные силы вдавливают сплошное кольцо в V-образную канавку, и сварка завершается.

 

2. Орбитальный FRW

 

Орбитальная сварка трением аналогична процессу вращательной сварки трением; однако в этом процессе обе заготовки вращаются в одном направлении с одинаковой скоростью, но их оси смещены (около 3 мм).Две заготовки приводятся в контакт под давлением.

 

Когда выделяется достаточное количество тепла от трения, а прилегающие поверхности выполнены из пластика. Состояние мягкое, вращательное движение заготовок остановлено, заготовки приведены к одним осям (общая ось станка). Заготовки сваривают трением, поддерживая одинаковое давление или увеличивая его при необходимости.

 

Метод орбитальной сварки можно использовать как для вращательной, так и для линейной сварки трением.Орбитальная сварка трением помогает сваривать некруглые заготовки.

 

3. Фрикционная наплавка

 

Процесс наплавки трением является ответвлением сварки трением, и с помощью этого процесса на основной металл (подложку) можно нанести покрытие из требуемого материала. Здесь стержень материала покрытия находится в контакте с основным металлом и вращается с высокой скоростью и давлением. За счет теплоты трения металл покрытия переходит в пластическое состояние и наносится на основной металл.Стержень (из материала покрытия) перемещается по поверхности основного металла и покрывает необходимый участок.

 

Примечание: Эти варианты сварки трением, возможно, все еще находятся на стадии разработки и еще не внедрены в коммерческую эксплуатацию.

 

4. Сварка трением с перемешиванием

 

Сварка трением с перемешиванием (FSW) представляет собой вариант процесса FRW; причина развития FSW поясняется ниже:

 

Некоторые алюминий и его сплавы (2024, 7050 и 7075) плохо поддаются сварке трением, так как имеют хрупкую дендритную структуру и микропористость, а также более низкие механические и усталостные свойства.Указанные металлы также испытывают потерю легирующих элементов из сварочной ванны и потерю прочности в околошовной зоне. Чтобы преодолеть эти проблемы, одним из методов, используемых для сварки алюминиевого сплава, является сварка с перемешиванием (другими методами являются электронно-лучевая сварка и лазерная сварка).

 

 

Сварка трением с перемешиванием (FSW) использует неплавящийся инструмент для получения тепла от трения и сварки. Нерасходуемый инструмент, вращающийся с высокой скоростью, погружается в поверхность раздела двух металлов заготовки.Вращающийся инструмент движется через поверхность раздела, а тепло трения, возникающее на границе раздела металлов заготовки, делает их пластичными и мягкими на границе раздела. Вращающийся инструмент смешивает два металла и образует сварное соединение.

 

Точечная сварка трением с перемешиванием (FSSW) представляет собой применение сварки трением с перемешиванием, и здесь нерасходуемый вращающийся инструмент погружается в две металлические заготовки, расположенные для соединения внахлестку, и выполняет точечную сварку. Как только точечная сварка завершена в одном месте, ее можно переместить в следующее место.

 

Параметры процесса FSW
  1. Скорость вращения.
  2. Скорость движения.
  3. Плечевой профиль.
  4. Профиль штифта.
  5. Относительные размеры штифта и плеча.
  6. Материал штифта и плеча.
  7. Угол вставки.
  8. Предварительный нагрев/охлаждение.
  9. Глубина врезания.

 

Преимущества сварки трением с перемешиванием (FSW)
  • Процесс сварки в твердом состоянии.Низкое тепловложение.
  • Обычно используется для сварки 20ХХ, 70ХХ и подобных алюминиевых сплавов.
  • Может быть получен сварной шов с мелкозернистой рекристаллизованной микроструктурой.
  • Нет серьезных изменений в химическом составе.
  • Снижение энергопотребления.
  • Может использоваться для широкого спектра металлов.
  • Повышенная производительность при обработке более толстых профилей (более 10 мм).
  • Может использоваться для прямой сварки, а также кольцевой шовной (стыковой) сварки труб.
  • Сварные швы без облоя.
  • Процесс можно автоматизировать.

 

Ограничения сварки трением с перемешиванием (FSW)
  • Прочные и жесткие приспособления необходимы для прочного удержания заготовок во время сварки.
  • Создано торцевое отверстие (ведется разработка по устранению этой проблемы).
  • Этот процесс не может выполнять присадочные швы.
  • Для этого процесса требуется сложное оборудование, он не является портативным и требует автоматизации.

 

Применение сварки трением с перемешиванием (FSW)
  • Аэрокосмическая техника — Крылья, криогенные топливные баки, корпус или конструкция самолета и авиационные топливные баки.
  • Морская инженерия-Полы, палубные панели, корпуса, другие конструкции, холодильные установки и другие конструкции.
  • Железные дороги — Железнодорожные цистерны, вагоны скоростных поездов, товарные вагоны и кузова-контейнеры.
  • Автомобилестроение-Шасси и кузов, колесные диски, велосипедные и мотоциклетные рамы, бензовозы, бронированные кузова и т.д.
  • Прочие отрасли промышленности-Строительство мостов, реакторов для энергетики и химической промышленности, кондиционеров, консервных банок, шин и т. д.

 

Сравнение сварки трением с перемешиванием и сварки плавлением:

 

Сварка трением

Сварка плавлением
1

Внешний вид сварного шва

Гладкая Не такой гладкий или шероховатый
2

Деформация заготовок

Очень меньше (незначительно) Иногда очень важно.
3

Расходуемый и защитный газ

Не требуется. Обязательно.
4

Экологически чистый?

Да
5

Тепловое излучение и вредные пары?

Да
6

Стоимость оборудования

Высокий От низкого до умеренного для большинства процессов сварки плавлением.
7

Стойкость к коррозии

Хороший Не так хорошо, как сварка трением
8

Стоимость сварочных работ

Умеренная Высокий
9

Безопасность сварщика

Сварщик не подвергается воздействию теплового излучения и вредного дыма. Сварщик подвергается воздействию теплового излучения и вредного дыма.

 

Оборудование или машина, используемые в процессе сварки трением

 

Оборудование для сварки трением зависит от ваших потребностей. Если вам нужна только небольшая партия деталей, сваренных трением, то вы можете подумать об использовании одного из ваших старых станков в мастерской для сварки трением. Рассмотрим ваш старый токарный станок; он имеет вращающийся патрон или цангу для удерживания вращающейся заготовки.Другая заготовка может удерживаться в задней бабке. Для сварки трением стержней малого диаметра (менее 10 мм) можно применить осевое давление, вручную повернув маховик задней бабки. Ваш токарный станок имеет возможность остановить вращательное движение в любое время.

 

Для стержней среднего размера (диаметра) вам, возможно, придется изготовить одно специальное приспособление и установить его вместо задней бабки. Это специальное приспособление будет надежно удерживать неподвижную заготовку и перемещать ее к вращающейся заготовке с помощью гидравлического давления.Максимальный диаметр детали, которую можно сваривать трением, зависит от размера и жесткости токарного станка. Точно так же фрезерный станок можно использовать и для сварки трением.

 

Примечание: Перед выполнением сварки трением на токарном или фрезерном станке изучите состояние вашего станка, обсудите с оператором, который работает на станке, и затем решите, какой максимальный диаметр вы можете безопасно сваривать трением.

 

Если у вас есть вертикальный обрабатывающий центр с ЧПУ, вы можете обсудить с производителем машины, можно ли безопасно использовать его для сварки трением с перемешиванием, не нарушая его точности.Тем не менее, для производителей, чьи производственные требования высоки и требуют постоянного качества и производительности, на рынке доступны специальные машины для сварки трением. Некоторые из них кратко описаны ниже.

 

Роторный станок FRW с ЧПУ.

 

Левая сторона станка имеет приводное устройство и цангу для установки вращающейся заготовки. На правой стороне станка имеются самоцентрирующиеся зажимы для прочного удержания невращающейся заготовки.Невращающаяся заготовка будет перемещаться к вращающейся заготовке.

 

Станок имеет систему ЧПУ (ЧПУ), и в него можно ввести программу. В машине предусмотрено применение гидравлического давления. Машина имеет все высокотехнологичные функции, такие как серводвигатели, шарико-винтовые пары и т. д. Машина имеет встроенный блок, который производит оплавление сразу после завершения контактной сварки. Может быть роботизированная рука для автоматической загрузки и выгрузки заготовок.Чистая заготовка выходит из машины должным образом приваренной трением и с удаленным гратом.

 

 

Разнородные металлы, которые можно соединять, это сталь и нержавеющая сталь, медь и нержавеющая сталь, алюминий и нержавеющая сталь, алюминий и медь, алюминий и алюминий, медь и медь. Машины могут иметь номинальную ковочную нагрузку от 8 до 125 тонн. Возможности сварки варьируются от диаметра 4 мм до 145 мм (для уточнения рассматриваемый материал — мягкая сталь).

 

Производитель может создавать машины со специальными характеристиками, такие как двухшпиндельный вращающийся сварочный аппарат трением, который может одновременно приваривать трением заготовку-1 и заготовку-3 к центрально закрепленной заготовке-2.

 

Машина для сварки трением с перемешиванием (СТП)

 

Вы можете выбрать специальный станок FSW с ЧПУ, если ваши производственные требования очень высоки. Станок с ЧПУ FSW будет выглядеть как вертикальный обрабатывающий центр и работает аналогично, за исключением того, что он сваривает, а не обрабатывает.

 

Есть еще вариант. Если у вас уже есть вертикальный обрабатывающий центр (3, 4 или 5 осей), вы можете изучить и выбрать головку для сварки трением с перемешиванием, адаптируемую к вашему станку с ЧПУ. Это позволит вам перейти на обрабатывающую головку и использовать свой обрабатывающий центр для обработки или перейти на головку FSW и использовать свой обрабатывающий центр для сварки трением с перемешиванием.

 

Машины для линейной сварки трением

 

Конструкция машины для линейной сварки трением может быть горизонтальной или вертикальной.Характеристики машины могут быть аналогичны ротационной машине для сварки трением, за исключением того, что одна из заготовок совершает возвратно-поступательное движение вместо вращательного.

 

Насколько прочна сварка трением?

 

В большинстве процессов сварки трением прочность сварного шва будет равна или больше, чем прочность более слабого из двух свариваемых металлов заготовки. Очень важно придерживаться указанных параметров сварки для достижения постоянной прочности.

 

Люди провели различные испытания, такие как растяжение и изгиб деталей, сваренных трением, и было отмечено, что разрушение детали произошло в основном металле, а не в сварном шве трением. Это убедительно подтверждает наше первоначальное утверждение: «прочность сварного шва будет равна или больше, чем прочность более слабого из двух свариваемых металлов заготовки».

 

Сварка трением используется для сварки двух пластичных металлов или пластичного металла с закаленным металлом или другими комбинациями.Сварной шов, образованный сваркой двух пластичных металлов и пластичного металла с твердым металлом, не будет иметь одинаковую прочность.

 

Преимущества и недостатки процесса сварки трением

 

Преимущества:
  • Для сварки трением не требуется присадочный металл, флюс и защитный газ.
  • Процесс экологически безопасен, так как не образует вредных излучений, газов и дыма.
  • Сварка трением происходит в твердом состоянии, расплавленная сварочная ванна отсутствует.
  • Образовавшиеся оксиды можно удалить после сварки.
  • Этот процесс имеет узкие зоны термического влияния.
  • В большинстве сварных швов прочность сварного шва будет равна или больше, чем прочность более слабого из двух свариваемых металлов заготовки.
  • Сварку трением можно автоматизировать для массового производства.
  • Это эффективный и сравнительно быстрый процесс.
  • Требуется минимальное оборудование, и можно сваривать широкий спектр пластичных металлов и их комбинаций.
  • Установка может быть создана собственными силами путем модификации существующих токарных или фрезерных станков; однако для стабильного качества и быстрого производства требуется специальное оборудование.

 

Ограничения:
  • Не поддающиеся ковке (непластичные) металлы нельзя сваривать трением. Этот процесс требует, чтобы один из двух металлов заготовки был пластичным в горячем состоянии, чтобы допустить пластическую деформацию.
  • Подготовка поверхностей заготовок и их выравнивание могут иметь решающее значение для обеспечения равномерного трения и нагрева, особенно для заготовок диаметром менее 50 мм.Одна заготовка вращается с высокой скоростью, а другая неподвижна, и они должны быть надлежащим образом выровнены.
  • Специализированное специализированное оборудование и инструменты для сварки трением для более высокой производительности и расширения технологических возможностей будут дорогостоящими.
  • Трудно исправить дефект сварки.
  • Оборудование не является переносным.

 

Применение FRW

 

  • Детали, сваренные трением, используются в различных отраслях машиностроения, а именно.аэрокосмическая, сельскохозяйственная, автомобильная, нефтеперерабатывающая, оборонная, морская, судостроительная и т. д.
  • Различные автомобильные детали, свариваемые трением, — шестерни, оси, детали привода, амортизаторы, гидравлические поршневые штоки, втулки и т. д.
  • Сварка трением широко используется в электротехнической промышленности для соединения алюминия и меди.
  • Детали из нержавеющей стали
  • , сваренные трением, используются в морской технике, насосах бытового назначения, насосах, используемых в химической и пищевой промышленности и т. д.
  • Во много раз дорогие поковки и отливки могут быть заменены узлами, сваренными трением.

 

Соображения безопасности

 

С одной стороны, сварка трением более безопасна для сварщика, чем другие сварочные процессы, поскольку в ней нет сварочной дуги, теплового излучения или вредного дыма. Однако при сварке трением (в частности, при сварке трением с перемешиванием) детали или инструменты вращаются или совершают возвратно-поступательные движения с высокой скоростью, и они горячие.Всегда существует опасность зацепления одежды сварщика движущимися частями. Сварщик не должен носить свободную или свисающую одежду и должен носить обувь и перчатки. Машина должна иметь ограждения, которые должны закрывать машину во время процесса сварки трением.

 

Заключение

 

В отличие от процессов сварки плавлением, сварка трением появилась сравнительно недавно. Сварка трением является сваркой в ​​твердом состоянии и является экологически чистой.В настоящее время разрабатываются многие процессы сварки трением. Все это делает сварку трением процессом сварки будущего.

 

Интересная статья: Все, что вам нужно знать о холодной сварке.

 

 

 

Каталожные номера:

Достижения в области сварки трением

Наработки по нагреву вращательной, линейной и сварки трением с перемешиванием

Линейная приварка трением титановой лопатки к диску. Изображение предоставлено MTI.

Доисторический человек, привыкший добывать огонь ударами двух камней, понял бы общую идею сварки трением. Но сегодняшняя концепция использует трение, чтобы создать нечто меньшее, чем огонь, — она придает металлам пластичность, но поддерживает их температуру плавления на несколько сотен градусов, а затем выковывает их вместе.

В результате, в отличие от других способов сварки, сварка трением сохраняет свойства основного металла заготовок.Этот процесс может соединять металлы, не поддающиеся сварке другими способами, и его можно контролировать и повторять. Сварка трением, процесс в твердом состоянии, включает в себя несколько вариантов, некоторые из которых хорошо зарекомендовали себя, а другие были разработаны совсем недавно. Все требуют станков, обычно автоматизированных, вместо ручных процессов, а капитальные вложения выше, чем при обычной сварке.

Круглый и круглый

Вращательная сварка трением (RFW), старейший вид сварки трением, был изобретен в начале 1950-х годов и широко используется для круглых деталей.Два варианта, прямой привод и инерционная сварка, использовались дольше всего. Сегодня достижения в методах управления и другие функции, такие как ориентация вращения и более жесткий контроль потери длины, позволяют более широко использовать процесс, по словам Тима Стотлера, руководителя технологического приложения EWI (Колумбус, Огайо), организации передовых производственных технологий.

По словам Майка Сподара, старшего инженера по сварке компании Coldwater Machine Co.,

RFW выполнила миллионы производственных сварных швов, от очень маленьких твердых деталей до труб очень большого диаметра.(Колдуотер, Огайо). «Развитие процесса сосредоточено на материалах, включая сварку разнородных материалов», — сказал он. «В автомобилестроении RFW будет использоваться для облегчения транспортных средств, поскольку переход от углеродистых сталей к высокопрочным сталям и цветным альтернативам продолжается».

Высокоскоростной процесс RFW с прямым приводом компании Coldwater, называемый SpinMeld, фокусируется на сварных швах с диаметром сплошного тела менее 1,5 дюйма (38 мм), хотя он может сваривать полые трубы большего размера. Дэн Бэрри (Dan Barry), вице-президент по продажам и маркетингу компании Coldwater, отметил, что рельефная сварка традиционно использовалась для крепления шпилек, гаек и других фитингов, но во многих случаях размер шпильки или крепежного элемента должен быть увеличен для достижения желаемой прочности сварного шва.RFW обеспечивает превосходную прочность, поэтому навесное оборудование не должно быть увеличено, что помогает добиться легкости.

Операция сварки трением с перемешиванием. Авторы и права: © EWI. Используется с разрешения.

«Один клиент использует SpinMeld для разработки радиатора для светодиодного освещения, который легче и дешевле, чем текущий литой радиатор, — сказал Барри. «Мы также работаем над электрическими компонентами спутников, для которых требуется биметаллический сварной шов никель/алюминий».

Как отмечалось выше, лучший контроль помогает продвигать RFW.«Мы используем процесс с обратной связью, чтобы контролировать смещение или потерю длины детали», — сказал Дэниел Адамс, президент и технический директор поставщика решений и услуг для твердотельных соединений Manufacturing Technology Inc. (Саут-Бенд, Индиана). «Результатом стала трехрежимная машина, которая может выполнять сварку с прямым приводом, инерционную сварку или их комбинацию, называемую гибридной RFW. Система управления также улучшает концентричность детали». Он отметил, что MTI построила трехрежимную машину для Центра производственных технологий (Ковентри, Англия) и строит еще одну для лабораторных операций GE.

Выстроить их в ряд

Линейная сварка трением (LFW), разработанная в конце 1960-х годов для сварки некруглых стыковых соединений поперечного сечения, является признанной технологией в нескольких аэрокосмических приложениях, таких как узлы лопастных дисков (блисков), компрессоры и передние вентиляторы. По словам Джерри Гулда, технологического лидера в области сопротивления и твердотельных процессов для EWI, направления развития LFW включают увеличение частоты колебаний и более жесткие инструменты и приводные механизмы.

«Более высокие частоты открывают потенциал для материалов с более высокой теплопроводностью и меньшим поперечным сечением», — сказал он.«Более высокая жесткость инструмента улучшает качество соединения. Альтернативные приводные механизмы, которые все еще разрабатываются, включают программируемые кулачки и даже вибрационные системы».

Гулд отметил большой интерес к использованию LFW для титановых вентиляторов в авиационных двигателях нового поколения. Кроме того, идет процесс добавления бобышек и подвесок к конструкциям планера из титана через LFW. «В неаэрокосмической сфере применение ограничено экономическими соображениями», — сказал он. «Однако основное внимание уделялось использованию LFW для сборки плетей железнодорожных рельсов.

Адамс из MTI согласился с тем, что новые приложения LFW, такие как аэрокосмические рамы почти чистой формы и автомобильные детали большого объема, уже в пути. «В аэрокосмической отрасли фактором, стимулирующим внедрение, является более низкое соотношение «покупка-к-лету» из-за меньшего количества материалов, необходимых для изготовления, и меньшего количества материала, необходимого для готовых компонентов», — сказал он.

Например, в длинной экструзии, где 30% материала обрабатываются для создания монтажных ножек, вместо этого ножки могут быть прижаты к экструзии LFW.«Другие типы сварных швов не были бы достаточно прочными, но твердотельное соединение такое же прочное, как если бы вы выдавливали его из одной заготовки», — сказал Адамс.

Оборудование LFW

стоит дорого, и без большого объема приложений его трудно оправдать по затратам. Однако производители планеров просят поставщиков инвестировать в LFW, чтобы снизить стоимость и количество материалов, необходимых для создания самолетов. База поставщиков разрабатывает несколько приложений, чтобы помочь оправдать стоимость оборудования. «Со своей стороны, мы смотрим, как снизить стоимость оборудования», — сказал Адамс.

Вращательная сварка трением разнородных материалов, алюминия со сталью. Авторы и права: © EWI. Используется с разрешения.

В автомобильной промышленности облегчение веса и потребность в сокращении времени цикла являются движущей силой внедрения, отметил он. «Несмотря на то, что стоимость LFW традиционно выше, чем сварка плавлением, поскольку она намного быстрее, мы можем заменить три полностью автоматизированных сварочных модуля одной камерой LFW», — сказал Адамс. «Кроме того, для сварки плавлением требуется дополнительный сварочный материал, чтобы компенсировать более слабый сварной шов, поэтому LFW помогает уменьшить вес.

Одним из ограничений LFW являются требуемые высокие силы трения и ковки. Однако, если скорость, с которой энергия поступает в деталь, увеличивается, усилия процесса LFW и размер машины могут быть уменьшены. «MTI разработала сварку трением с малым усилием как для линейных, так и для вращательных процессов, — сказал Адамс. «Процесс выполняется быстрее, требует меньше усилий и сокращает время цикла по сравнению с традиционной сваркой трением».

Компания MTI изготовила маломощный роторный станок для клиента из автомобильной промышленности и строит еще один для своего центра поддержки приложений.Полномасштабный коммерческий запуск запланирован на начало 2017 года. Кроме того, LIFT (Lightweighting Innovations for Tomorrow, Детройт), отраслевой консорциум, финансируемый государством, уделяет особое внимание LFW. Чтобы обеспечить производство крупных деталей с использованием традиционной LFW, MTI строит 75-тонную (68-тонную) машину LFW для LIFT, и участники смогут использовать ее для создания деталей, начиная от прототипов и заканчивая полными производственными циклами. Машина будет доставлена ​​весной 2018 года.

Все взбудоражено

Сварка трением с перемешиванием (FSW) была изобретена в 1991 году Уэйном Томасом из Института сварки (Кембридж, Великобритания) и позволяет получать сварные швы очень высокого качества.В FSW вращающийся нерасходуемый инструмент вращается, создавая трение с неподвижными частями. Недавно истек срок действия патентов, охватывающих основной процесс и методы улучшения потока материала, что делает использование СТП менее затратным.

По словам Стотлера из EWI, наиболее распространенными применениями FSW являются аэрокосмическая промышленность и производство железнодорожных вагонов. В то время как FSW использовался в основном для сварки алюминия, его использование в твердых металлах, таких как сталь и титан, изучается. По его словам, повышение вязкости разрушения высокопрочных сталей откроет новые области применения FSW.

Аппарат для сварки трением с перемешиванием ЛС-1 производства МТИ. Изображение предоставлено MTI.

FSW может соединять сплавы, не поддающиеся сварке другими способами, в большие сечения с малой деформацией. «В последнее время разнородные применения, такие как алюминий и сталь, используются или демонстрируют реальные перспективы», — сказал Стотлер из EWI. «Это предлагает процесс твердотельного соединения для длин сварных швов, которые раньше были невозможны».

FSW может использоваться на материалах толщиной менее 1 мм, а также на заготовках толщиной до 75 мм, по словам Питера Кьеллстрема, директора по продукции, автоматизация и погрузочно-разгрузочное оборудование, для поставщика сварочного оборудования ESAB (перекресток Аннаполис, Мэриленд и Гетеборг). , Швеция).Он отметил, что использование FSW в аэрокосмической отрасли растет по мере того, как все больше стран отправляются в космос; сварные швы в топливном баке ракеты должны быть абсолютно бездефектными.

«Кроме того, топливные баки должны быть легкими, и FSW также способствует этому», — сказал Кьеллстрём. «Прирост производительности FSW не представляет особого интереса в этом сегменте, поскольку производится относительно мало компонентов». (Чтобы посмотреть видео о том, как технология ESAB FSW используется для создания 130-футового [39,6-метрового) бака для ракетного топлива в Космическом центре НАСА им. Маршалла, перейдите на youtube.com и выполните поиск по запросу «Готово за 60 секунд».»)

Для производителей автомобилей, вагонов и другого транспортного оборудования качество сварных швов СТП, безусловно, является ключевым фактором, но прирост производительности также важен. Кьеллстрем отметил, что корпуса батарей для электромобилей Tesla прошли FSW, а также есть приложения, использующие медь в производстве электрических компонентов.

Чтобы расширить область применения FSW, были предприняты попытки соединения углеродистой стали. «Сложность заключается в том, чтобы найти инструмент, достаточно прочный, чтобы выдержать его обработку из углеродистой стали», — сказал Кьеллстрем.«Инструмент для алюминия или меди может прослужить две мили сварки, в то время как тот же инструмент из углеродистой стали прослужит около 10 футов [3,0 м]. Мы все еще ищем подходящий материал для инструмента».

Майкл Скиннер, вице-президент по развитию корпоративного бизнеса MTI, согласился с тем, что FSW является доминирующим процессом сварки в сфере космических запусков в Северной Америке, и сказал, что другие регионы движутся в этом направлении. Например, новейшая европейская ракета-носитель Ariane 6 использует компоненты FSW. Поскольку соединение СТП намного прочнее сварного соединения плавлением, необходимо использовать меньше материала, и на каждый снятый с ракеты фунт можно добавить еще один фунт груза.

Несмотря на этот прогресс, FSW сделала самый большой шаг назад, когда в середине 2000-х годов Airbus перешла от металлического фюзеляжа к композитному для своего экспериментального самолета, по словам Скиннера. «Airbus потратил 10 лет на квалификацию FSW для использования в деталях фюзеляжа, и хотя конструкции FSW были на 20% легче, чем композитные конструкции, тенденция к использованию композитов продолжалась; 90% финансирования исследований в области производства планеров пошло от металлов к композитам».

Пять шагов процесса SpotMeld.

Однако, по словам Скиннера, с тех пор произошло значительное смещение финансирования НИОКР обратно в металлы, потому что строится меньше композитных планеров, а интерес к передовым алюминиевым сплавам растет. Airbus и Boeing аттестовали FSW для фюзеляжа, нервюр крыла и других важных конструкций. Усовершенствованные алюминиевые сплавы, такие как AIRWARE от поставщика алюминия Constellium (Нидерланды), уже представлены на рынке, и данные исследований находятся в стадии разработки. По данным Constellium, сплав с низкой плотностью сочетает в себе снижение веса с более низкими затратами на сборку и техническое обслуживание, а в сочетании с передовыми методами сварки и изменением конструкции аэроконструкции обеспечивает снижение веса до 25%.

Машина SpotMeld компании Coldwater. Изображение предоставлено Колдуотером.

Прорабатываются и другие задачи ЖСБ. Одна из трудностей заключается в том, что процесс начинается в холодном состоянии, но уже через несколько футов температура штифтового инструмента начинает повышаться. При длинной конструкции (более 50 футов [15,2-[15,2 м]) температура штифта в конце процесса может значительно отличаться от температуры в начале, если энергия добавляется с постоянной скоростью, вызывая деформацию и изгиб.

Чтобы решить эту проблему, MTI разработала IntelliStir, систему с замкнутым контуром, которая изменяет подводимую энергию (включая скорость и крутящий момент) в зависимости от температуры штифта.Система поддерживает постоянное качество сварки и обрабатывает данные о машине для его документирования, что устраняет необходимость в разрушающих испытаниях. А поскольку высокотемпературные инструменты со штифтами обычно хрупкие и склонны к поломке, контроль температуры штифта продлевает срок службы инструмента, согласно MTI.

Выбор инструмента имеет решающее значение

В дополнение к контролю температуры выбор материала инструмента для FSW имеет решающее значение. Например, алюминий серии 7000 может подвергаться FSW со штифтовыми инструментами, изготовленными из инструментальной стали h23 или MP159, инструментальной стали на основе кобальта, поскольку температура, необходимая для обеспечения текучести материала, не является чрезмерно высокой, по словам Рассела Стила, директора по развитию бизнеса. , ООО «МегаСтир Технологии» (Прово, Юта), подразделение нефтегазовой сервисной компании Schlumberger.Однако стали, нержавеющие сплавы и сплавы на основе никеля начинают течь при более высоких температурах, создавая проблемы с износом инструментальных сталей, и могут потребоваться инструменты из поликристаллического кубического нитрида бора (PCBN), которые стабильны даже при 1200°C и имеют твердость 3600 по Виккерсу. .

Например, MegaStir совместно с Управлением военно-морских исследований (ONR) провела опытно-конструкторские работы по производству палубных панелей. «Они могут быстро сваривать дугой ¼ дюйма [6,35-[6,35 мм] [15,2-[15,2 м] с, но может потребоваться восемь часов правки, чтобы снова сделать их плоскими», — сказал Стил.«Мы зажали пластину и приварили ее инструментом PCBN за один проход без дополнительной обработки».

Orvilon, производственное подразделение Holtec International (Юпитер, Флорида), использовало FSW для соединения с Metamic-HT, композитом с металлической матрицей, армированным наночастицами, который служит как поглотителем нейтронов, так и конструкционным материалом топливных корзин в канистрах и транспортировке Holtec. контейнеры, которые используются для хранения отработавшего ядерного топлива. Этот процесс заменил процесс сварки металлов в среде инертного газа (MIG). Используя инструмент PCBN от MegaStir, компания Orvilon сварила сотовую структуру, которая составляет 14 футов (4,5 м).3 м) в высоту и 16 футов (4,9 м) в диаметре.

Система для сварки труб MegaStir FSW.
Изображение предоставлено MegaStir.

Другим перспективным применением является сварка трубопроводов; По данным Steel, для FSW требуется всего 10% рабочей силы, используемой для обычной сварки. Однако несколько промышленных норм, таких как спецификация API 1104 для кольцевых сварных швов на трубопроводах, охватывают этот процесс, поэтому поставщики и нефтегазовые компании работают над спецификациями FSW. Он добавил, что хотя соотношение затрат и выгод для сварки трубопроводов низкое для СТП в плоских легкодоступных районах, оно значительно возрастает в труднодоступных районах, таких как части Бразилии или Арктики.А поскольку для этого требуется гораздо меньше оборудования, чем для обычной сварки, СТП оказывает меньшее влияние на полосу отчуждения трубопровода, что является важным фактором в экологически чувствительных районах.

FSW также растет в автомобилестроении, поскольку все больше компаний переходят на алюминий со стали для облегчения веса и сталкиваются с большим количеством соединений разнородных материалов, по словам Барри из Coldwater. Например, процесс SpotMeld компании использует инструмент, состоящий из трех частей, с невращающимся зажимным кольцом, вращающейся втулкой и инструментом с вращающимся штифтом, и основан на технологии точечной сварки трением с перемешиванием (RFSSW) (см. схему).

«Мы работаем с электронной компанией, чтобы соединить тонколистовой алюминий и нержавеющую сталь с помощью SpotMeld, и есть интерес со стороны компаний на рынке электромобилей, которые используют алюминий и магний», — сказал Барри.

По словам Джеймса Швейтермана, руководителя проекта и инженера-механика компании Coldwater,

SpotMeld проходит испытания в производственных условиях и включает в себя станцию ​​очистки и станцию ​​быстрой смены, где инструмент можно менять автоматически в процессе производства.«Наш процесс не оставляет отверстий, предлагает ограниченную маркировку на обратной стороне сварного шва, и мы можем обрабатывать более прочные для сварки материалы, такие как алюминий серий 2000 и 7000», — сказал он.

Интерес к сварке трением растет благодаря множеству новых применений. И по мере изменения приложений его преимущества становятся более очевидными. Как сказал Рассел из MegaStir: «Легкой нефти больше нет. Бурильщикам приходится копать глубже и горячее, а с материалами, которые они используют, обычная сварка не может справиться с задачей.Сварка трением может».

Moog и Thompson разработали самую большую в мире машину для линейной сварки трением

Moog и Thompson Friction Welding разработали самую большую в мире машину для линейной сварки трением. Он способен сваривать поверхность площадью 10 000 квадратных миллиметров (15 квадратных дюймов), что почти в два раза больше, чем было достигнуто ранее, и бьет рекорд нагрузки на кузнечную сварку в 100 тонн.

Эта новая машина, получившая обозначение E100, теперь расширяет возможности линейной сварки трением (LFW) в автомобильной и аэрокосмической промышленности для производства таких компонентов, как пол транспортных средств и крепление лопастей реактивных двигателей.

Машина E100 и система управления представляют собой крупный прорыв в отрасли, поскольку технология сварки трением никогда ранее не использовалась в таком широком рабочем диапазоне. Его автоматические системы обработки и функции быстрого открывания/закрывания машины сокращают продолжительность производственного цикла по сравнению с традиционными ручными операциями, а перезарядка аккумуляторов занимает всего около 30 секунд для самых больших и длинных сварных швов. Теперь E100 открывает новые возможности для сварного изготовления деталей, которые ранее должны были изготавливаться из цельного металла, что может привести к до 80 процентному отходу материала.Он призван изменить способ производства реактивных двигателей за счет сокращения продолжительности производственного цикла и значительного сокращения отходов дорогостоящих материалов, таких как титан.

«Компания Thompson хорошо известна тем, что выводит на рынок новые и инновационные процессы сварки трением, в основном методы и машины для вращательной сварки трением. Однако вращательные методы подходят не для всех компонентов, и мы увидели возможность разработать машину, которая не только обеспечит экономию средств как в авиационном, так и в автомобильном производстве за счет усовершенствованных методов сварки, но также сделает нас мировым лидером в области линейной сварки трением. на какое-то время», — сказал управляющий директор Thomson Алан Шилтон.

Компания Thompson изготовила E100 на своем предприятии в Соединенном Королевстве и нашла идеального партнера по разработке в лице Moog, обладающего необходимым опытом в области гидравлики, проектирования сервосистем, проектирования систем управления и производства.

«Задача, поставленная перед нами, состояла в том, чтобы разработать гидравлическую систему управления движением для привода новой машины, которая нарушила бы отраслевые стандарты с точки зрения размера, масштаба и мощности. Это именно тот вызов, который мы в Moog любим», — сказал Стив Дарнелл, региональный бизнес-менеджер в Северо-Западной Европе.«Машина весит 100 тонн, имеет высоту 2,5 метра (100 дюймов) и обладает огромной грузоподъемностью в 100 тонн с точки зрения силы, которую она может приложить к сварному соединению. Это потребовало разработки и производства компанией Moog достаточно высокопроизводительной гидравлической сервосистемы».

Гидравлическая сервосистема Moog и поддержка для Thompson E100 включены:

  • Система управления с обратной связью, обеспечивающая быструю реакцию при высокой амплитуде, с передовыми технологиями цифрового управления, обеспечивающими точный контроль над процессом сварки.Обычные сервоклапаны и пропорциональные клапаны имеют ограничение скорости золотника и ускорения, что предотвращает одновременную подачу высокой амплитуды и частоты. Для E100 золотники клапанов Moog работали в 3 или 4 раза быстрее, чем обычно. Требовались специальные меры предосторожности для обеспечения целостности клапана при большом количестве сварных швов.
  • Несколько сервоклапанов с цифровым управлением, которые вместе работают при максимальной скорости потока до 4500 л/мин (1200 галлонов в минуту) и обладают высоким частотным диапазоном от 75 до 100 Гц для крупномасштабной сварки.Несколько клапанов также повышают точность, когда машина переворачивается для небольших сварных швов с меньшим усилием.
  • Гидравлическая электростанция, обеспечивающая мгновенную мощность более 2 мегаватт, необходимую для привода системы.
  • Семь газоаккумуляторов объемом 400 литров (105 галлонов), каждый из которых производит массивное накопление, чтобы обеспечить высокий пиковый расход масла ((4500 л/мин) (1200 галлонов в минуту)), необходимый для сварки.
  • Установка коллектора и распределительных трубопроводов, комплексная подсистема, направляющая масло к нескольким активным компонентам.
  • Опыт и знания в области сварки трением и управления проектами, проектированием, разработкой, производством, установкой и услугами поддержки.

«С самого начала было ясно, что Moog и Thompson объединились, и у нас было много общего с точки зрения нашего опыта в области сварки трением и гидравлики, а также нашего стремления расширять границы производительности для создания высокопроизводительных машин. И вот мы, два с половиной года спустя, с этой уникальной машиной.На протяжении всего процесса Moog очень оперативно выполнял то, что мы от них просили. С самого начала у нас были очень специфические критерии и требования к E100, и у нас были все инструменты и специальные частоты амплитуды, на которых мы хотели, чтобы машина работала. Мы полагались на Moog в достижении этого конечного результата, и они это сделали, продемонстрировав свой опыт работы с компаниями, ориентированными на производительность», — сказал Алан Шилтон.

Это важное достижение в свете уникальных аспектов линейной сварки трением (LFW).LFW требует более сложной архитектуры машины и управления, чем ротационные методы, но имеет то преимущество, что можно соединять предварительно отформованные детали любой формы. По сравнению с вращательной сваркой движущийся патрон колеблется в поперечном направлении, а не вращается, и две поверхности соприкасаются с гораздо большей скоростью. Это означает, что два свариваемых компонента должны постоянно находиться под высоким давлением.

Преимущества производства заготовок с помощью линейной сварки трением многочисленны. Этот процесс, иногда называемый аддитивным производством на твердой основе, позволяет изготавливать сложные формы без потери избыточного материала, обычно связанного с механической обработкой цельных блоков, литьем или ковкой, что экономит как время производства, так и затраты на сырье.Изготовленные детали имеют близкую к окончательной форму, поэтому для производства полностью функционального компонента требуется очень небольшая окончательная обработка.

Фото

Подпись к фото

E100 — это 100-тонная машина, изготовленная на заводе Томпсона в Великобритании. Для разработки E100 Томпсон нашел идеального партнера в лице Moog, обладающего необходимым опытом в области гидравлики, систем сервоклапанов и гидростатики.

Thompson Friction Welding Ltd — TWI

Hereward Rise
Halesowen, B62 8AN
UK

Профиль компании

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ

Thompson Friction Welding  (KUKA Systems UK Ltd) специализируется на разработке, производстве, ремонте, поставках запасных частей, сервисном обслуживании и субподрядных услугах по вращающемуся оборудованию для сварки трением.

Thompson имеет выдающуюся мировую репутацию благодаря качеству, инновациям, надежности и предлагает полную поддержку обширной глобальной клиентской базе OEM. Автоматизация и системная интеграция доступны для клиентов машины.

 

— Оборудование для сварки трением мощностью от 4 до 300 т

— Односторонние или двусторонние конфигурации

— Варианты инструментов для быстрой смены

— Быстрое время цикла

— Варианты удаления внешней токарной/срезной заусенцы

— Варианты удаления внутреннего заусенца газовой трубки/борной оправки

— Осевая центровка

— Опции измерения в процессе

— 100% в процессе мониторинга

— Варианты прослеживаемости и маркировки

— Опции удаленной диагностики

— Дружественный интерфейс на пользовательском языке

— Полный набор опций автоматизации

 

СУБКОНТРАКТНЫЕ УСЛУГИ – САМЫЕ БОЛЬШИЕ ВОЗМОЖНОСТИ В ВЕЛИКОБРИТАНИИ

Ротационная и линейная сварка трением по субподряду с гибкими вариантами закупок и складирования или услуг до и после сварки.

Прототип, разработка, серийное производство при поддержке собственной лаборатории и металлурга для консультаций специалистов и требований к испытаниям.

 

— Шесть машин Thompson грузоподъемностью от 12 до 150 тонн

— РАЗРАБОТКА, ПРОТОТИПИРОВАНИЕ, СЕРИЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

— ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛА ДО И ПОСЛЕ СВАРКИ

— РЕЗКА-МОЙКА-ОБЛИЦОВКА-ПРОВЕРКА-ИНДУКЦИЯ HT

— ВАРИАНТЫ ЗАКУПКИ И ХРАНЕНИЯ

— КОНСУЛЬТАЦИЯ ПО МАТЕРИАЛАМ И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИМ КОНСУЛЬТАЦИЯМ

— ИСПЫТАНИЯ НА МЕСТЕ, ТВЕРДОСТЬ, РАСТЯЖЕНИЕ, МИКРОСКОПИЯ И ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ.

— Полная производственная поддержка Thompson OEM на месте.

ЭКСПЕРТИЗА

Оборудование: ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

Услуги: СУБПОДРЯДНАЯ СВАРКА ТРЕНИЕМ, ИСПЫТАНИЯ И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ

 

Контактное лицо: [email protected]

Тел.: 00 44 (0) 121 585 0888

Основы сварки трением

Инерционная сварка трением или сварка вращением — это экологически безопасный процесс соединения металлов, используемый для соединения одинаковых или разнородных металлов.Этот процесс осуществляется без использования присадочных металлов, флюсов или защитных газов, как при обычной сварке. Он также сводит к минимуму потребление энергии, не производит паров, газов, дыма или отходов. Первоначально детали, свариваемые трением, были, как правило, круглыми. С современными технологиями области применения, компоненты, типы материалов, размеры и формы, которые можно соединять, безграничны. Spinweld предлагает – сварку трением с прямым приводом и инерционную сварку трением. (См. Преимущества сварки трением)

Сварка трением, широко известная как сварка вращением, представляет собой управляемый процесс механической обработки для соединения ПОХОЖИХ или РАЗЛИЧНЫХ (биметаллических) комбинаций материалов.Конечной целью сварки вращением является получение 100% сварного шва по всей поверхности соединения. Это означает, что при наличии подходящих материалов прочность сварного соединения или поверхности раздела равна прочности основного металла. Этот процесс позволяет получить высокопрочный сварной шов с малой зоной термического влияния (ЗТВ) с низким напряжением без пористости и в большинстве случаев устраняет необходимость в дорогостоящей предварительной обработке или дорогостоящем инструменте. Возможно, вы слышали об этом процессе сварки трением или сварочном интерфейсе, который называется вращением, сваркой, плавлением, склеиванием, повреждением или соединением.Сварка трением — это хорошо зарекомендовавший себя процесс, разработанный в 1890-х годах и широко распространенный во многих различных отраслях промышленности и на мировых рынках.

Простое объяснение определяет процесс сварки трением как вращение одного компонента против неподвижного компонента под давлением. Это действие эффективно подготавливает и очищает поверхность сварного шва, а также генерирует достаточно низкотемпературного тепла трения, чтобы по крайней мере один из материалов стал пластичным на границе соединения. Этот «твердотельный» (не плавящийся) процесс соединения создает слияние между материалами за счет тепла, выделяемого индуцированным трением, и приложенной нагрузки между двумя поверхностями.

В чем разница между сваркой трением с прямым приводом и инерционной сваркой?

Сварка трением с прямым приводом и инерционная сварка обеспечивают превосходное соединение материалов за счет вращения одного компонента относительно неподвижного компонента под давлением. Разница заключается в источнике энергии, оборотах и ​​времени/расстоянии при приложении давления.

Сварка трением с прямым приводом

Энергия обеспечивается электродвигателем, напрямую подключенным к шпинделю станка. Этот источник энергии бесконечен во времени и применяется к сопрягаемым материалам до тех пор, пока не будет достигнуто надлежащее общее тепловое или пластическое состояние.Скорость поддерживается постоянной в течение выбранного времени и/или расстояния при изменении давления. Когда желаемое пластическое состояние достигнуто, вращающийся компонент останавливается и прикладывается ковочная нагрузка для завершения процесса соединения, в результате чего детали становятся единым целым. При инерционной сварке трением можно получить большее общее тепло, что может замедлить скорость охлаждения, что приведет к немного большему времени цикла.

Инерционная сварка трением

Энергия обеспечивается кинетической энергией машины, которая накапливается во вращающейся системе или массе.Энергия, доступная в системе хранения энергии, конечна. Для этого требуются определенные параметры массы/веса, скорости и давления, соответствующие требованиям сварного соединения. При достижении желаемой скорости вращения кинетическая энергия передается свободно вращающейся части. Постоянное давление ковки применяется до тех пор, пока не будет достигнуто пластическое состояние. Вращение останавливается из-за контролируемого давления, когда достигается желаемая общая длина смещения материала (высадка). Скорость вращения обычно выше, чем при сварке трением с прямым приводом.Большая часть общего смещения приходится на самый конец цикла сварки, а не на середину и конец цикла.

Spinweld Сварка трением, обработка с ЧПУ и готовое решение

  1. Шаг 1: Один компонент загружается во вращающийся «головной» патрон, а другой компонент загружается в фиксированную «хвостовую» бабку. Головка разгоняется до заданной скорости.
  2. Шаг 2: Вращающийся «головной» компонент или фиксированная «хвостовая» бабка (в зависимости от типа станка и желаемого давления) затем прижимается к оставшемуся компоненту.
  3. Этап 3: Вращение прекращается, а давление ковки завершает цикл сварки. В результате каждый раз получается чистый, прочный сварной шов с полной границей раздела.
  4. Шаг 4: Затем выполняется обработка на станке с ЧПУ для удаления сложного или затвердевшего заусенца (при желании), черновой обработки, оптимизации ячеек или чистовой обработки для получения готовой детали. Кроме того, предлагаются другие дополнительные услуги для завершения проекта в соответствии с точными спецификациями печати.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.