Zgrzewanie tarciowe

Rozwój przemysłu na całym świecie, a szczególnie jego nowoczesnych branż takich jak lotnictwo, astronautyka, automotive oraz wprowadzanie nowych materiałów o różnych właściwościach fizycznych do konstrukcji urządzeń, wymaga stosowania nowoczesnych metod łączenia elementów konstrukcyjnych. Jedną z nich jest zgrzewanie tarciowe.

W procesie zgrzewania tarciowego dochodzi do trwałego łączenia różnorodnych materiałów, w którym ciepło niezbędne do wykonania procesu zgrzewania, pochodzi z zamiany energii mechanicznej na energię cieplną, w wyniku tarcia w obszarze wzajemnego styku zgrzewanych przedmiotów.

Zgrzewanie tarciowe - metody łączenia

Opracowano kilka metod zgrzewania wykorzystujących ciepło tarcia elementów o siebie w celu wytworzenia nierozłącznego połączenia.

Rotacyjne zgrzewanie tarciowe RFW (Rotary Friction Welding)

Metoda obrotowa jest najstarszą metodą zgrzewania tarciowego, stosowana jest do łączenia elementów o przekroju okrągłym, które można łatwo wprawić w ruch obrotowy: wałków, osi, prętów, rur, itp. Proces zgrzewania rotacyjnego składa się z kilku etapów:

Etap tarcia: Jeden z elementów łączonych obracający się z dużą prędkością obrotową, jest dociskany do drugiego nieruchomego elementu. Wskutek ruchu obrotowego i tarcia w obszarze powierzchni czołowych wydziela się ciepło, które przechodzi do wnętrza przedmiotu, nagrzewając obszar złącza.

Etap hamowania: element obracający się zostaje gwałtownie zatrzymany.

Etap spęczania i utwardzania: elementy łączone są nadal dociskane do siebie, aż do zastygnięcia złącza i wytworzenia stałego połączenia.

Liniowe zgrzewanie tarciowe LFW (Linear Friction Welding)

Liniowe zgrzewanie tarciowe jest procesem zgrzewania tarciowego, w którym jeden element drga liniowo z dużą prędkością i jest dociskany do drugiego nieruchomego komponentu. Ciepło wydzielone w wyniku tarcia równomiernie podgrzewa komponenty. Po nagrzaniu ruch drgający ustaje i przy nadal działającym docisku, powstaje zgrzeina łącząca elementy na stałe.

Dzięki tej metodzie można łączyć detale o różnej geometrii np.  płyta z płytą, rura z płytą, płaskownik z płaskownikiem, wałek z płaskownikiem, rura z płaskownikiem, wszystkie kształty z płytą i inne konfiguracje.

Zgrzewanie tarciowe liniowe z przemieszaniem FSW (Friction Stir Welding)

W metodzie tej do łączenia elementów wykorzystywane jest specjalne cylindryczne narzędzie z wyprowadzonym trzpieniem i zaopatrzone w kołnierz. Narzędzie wprowadzone w szybki ruch obrotowy zagłębia się w obszar złącza między dwoma ustawionymi czołowo elementami. Elementy te muszą być odpowiednio zamocowane tak, aby nie mogły się rozsunąć.

Wskutek tarcia narzędzia o powierzchnię złącza wytwarzane jest ciepło. Jego działanie sprawia, że powierzchnie łączonych elementów miękną (nie dochodzi jednak do ich topienia) i narzędzie może się przemieszczać wzdłuż linii złącza. Uplastyczniony materiał spajanych części przemieszcza się w kierunku tylnej krawędzi trzpienia narzędzia, gdzie wskutek oddziaływania kołnierza i trzpienia następuje przemieszanie materiału z obu łączonych elementów. Stygnąc, przemieszany materiał tworzy trwałe złącze między spajanymi elementami.

Wyróżniamy dwie odmiany metody FSW: zgrzewanie liniowe i zgrzewanie punktowe. W pierwszym wytwarzana jest liniowa spoina i pozwala ona na łączenie elementów o różnej geometrii, można łączyć czołowo blachy i różne elementy cienkościenne, a także rury i profile o różnym kształcie. Zgrzewanie punktowe FSW pozwala na łączenie ze sobą blach na zakładkę, nie tworzy się ciągłej spoiny, elementy są łączone punktowo.

Dzięki temu, że proces FSW zachodzi w temperaturze niższej od temperatury topnienia materiałów łączonych, uzyskujemy zmniejszenie naprężeń wewnętrznych w połączonych elementach w porównaniu z np. spawaniem.

Metoda została opracowana do łączenia materiałów trudno spawalnych takich jak: stopy aluminium, stopy aluminium z litem, ołów, magnez, tytan. Jest stosowana w przemyśle lotniczym,  do produkcji rakiet kosmicznych, reaktorów i innych wymagających zastosowaniach.

Zalety zgrzewania tarciowego

W wyniku procesu zgrzewania tarciowego można łączyć różne materiały, nawet te różniące się znacznie własnościami fizycznymi.

Proces pozwala na uzyskanie wysokiej jakości złączy, bez wtrąceń i zanieczyszczeń. Daje również możliwość łączenia przedmiotów o różnych kształtach i wymiarach.

Zgrzewarka tarciowa pozwala na dużą powtarzalność wyników zgrzewania oraz łatwą możliwość sterowania i kontroli jakości w czasie cyklu zgrzewania. Charakteryzuje się prostą obsługą i łatwością automatyzacji procesu produkcji. Zgrzewanie tarciowe jest nie mniej skuteczne od procesu lutowania. Wysoka wydajność procesu zgrzewania, nawet do 600 złączy/h i małe zużycie energii.

Usługa zgrzewanie tarciowe

Zapraszamy do skorzystania z usług zgrzewania tarciowego wykonywanych przez firmy z systemu MetalTop.pl. W katalogu Spino można znaleźć oferty firm wykonujących zgrzewanie tarciowe aluminium, stali odpornych na korozję i innych materiałów. Oferty można filtrować wg parametrów technicznych, lokalizacji i terminu usługi.