Tarcie Spawanie: operacje, maszyny i zastosowania
Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o: - 1. Wstępie do spawania ciernego 2. Rozważaniu teoretycznym do spawania tarciowego 3. Charakterystyki procesu 4. Maszyny i urządzenia 5. Zmienne 6. Właściwości spawania 7. Projektowanie złącz 8. Zastosowania.
Wprowadzenie do spawania tarciowego:
Przy spawaniu ciernym jeden element jest obracany, a drugi jest poddawany ocieranie o niego pod obciążeniem osiowym, co powoduje zwiększone tarcie, wytwarzanie ciepła i łączenie, gdy elementy są spoczynkowe z utrzymywanym lub zwiększonym obciążeniem osiowym, jak pokazano na Fig. 13.1. Proces ten był stosowany do łączenia polimerów termoplastycznych od 1945 r., Ale jego pierwsza udana aplikacja do spawania metali została zgłoszona przez Rosję w 1956 r.
Rys. 13.1 Kolejność operacji zgrzewania tarciowego
Wypełniacz metalowy, topnik lub gaz osłonowy nie jest wymagany w spawaniu ciernym, a złącze jest podobne do tych, które powstają w procesach zgrzewania doczołowego metodą spawania elektrycznego i spawania spęczonego.
Normalnie cylindryczne elementy, takie jak pręty i rury, są spawane tym sposobem, ale ich zastosowanie można rozszerzyć na sytuacje, w których jeden ze składników jest symetryczny i można go wygodnie obracać. Różne tryby procesu, jak to jest obecnie stosowane, pokazano na rys. 13.2.
Metoda A jest najprostsza i ma zastosowanie do większości stali w zakresie temperatur 900 - 1300 ° C. Metoda B jest stosowana, gdy wymagane są wysokie prędkości względne do spawania detali o małych średnicach. Metoda C jest stosowana do podwójnych spoin pomiędzy dwoma długimi przedmiotami, które są trudne do obracania. Metoda F pokazuje to, co jest znane jako zgrzewanie promieniowe, w którym przyłożona siła jest prostopadła do osi obrotu.
Zewnętrzny pierścień lub tuleja jest ściskana, gdy jest ogrzewana, a ścianka rury jest podtrzymywana przez rozprężający się wewnętrznie trzpień, który zapobiega przenikaniu spęczonego metalu do otworu rury. Ta metoda może być również stosowana do kołnierzy spawalniczych do stałych wałów.
Metoda H może być stosowana do spawania elementów walcowych na płytach, na przykład pręta do płyty podstawowej. Metoda G pokazuje spawanie tarciowe nieokrągłych elementów; w takim przypadku elementy są szybko wyrównane po ustaniu ruchu, tak że połączenie ma wpływ, gdy krawędzie są nadal w stanie plastycznym.
Teoretyczne rozważania na temat spawania tarciowego:
Chudikov i Vill z Rosji są uznani za udane zastosowanie spawania ciernego do metali. Zasadnicze rozważanie procesu opiera się oczywiście na znanym prawie, że siła tarcia F jest proporcjonalna do przyłożonego obciążenia normalnego, L.
A zatem,
F = μL ............ (13.1)
Gdzie μ jest współczynnikiem tarcia, który rośnie wraz ze wzrostem obciążenia i zależy również od prędkości. Zgodnie z siłą tarcia Vill można wyrazić za pomocą następującego równania,
F - αA + βL ....... (13.2)
gdzie A jest obszarem kontaktu, a α i β są stałymi. W przypadku wysokich wartości ciśnienia pierwsze określenie jest bardzo małe, a zatem F = βL, gdzie β jest prawie równe μ, więc podstawowe prawo tarcia jest dobre.
Od rozpoczęcia operacji do zakończenia spawania po zastosowaniu hamulców siła tarcia zmienia się. Aby zbadać jego wpływ na różne fazy procesu, wygodnie jest to zrobić, analizując związek czas-moment pokazany na rys. 13.3. Początkowy pik na krzywej momentu obrotowego jest spowodowany tarciem suchym, ale wkrótce po nim następuje druga faza procesu, w którym napady i pęknięcia zachodzą w wysokich punktach kontaktu.
Średnia temperatura podczas drugiej fazy wynosi tylko 100-200 ° C. Szybki wzrost i zmienny charakter krzywej wynikają ze zmiany tarcia warstwy brzegowej lub granicznej przy pomocy μ. = 0, 1 do 0, 2 dla czystego tarcia z μ> 0, 3.
Moment obrotowy w punktach napadowych w USA wzrasta, a ostatecznie stopiony metal może pojawić się w tych punktach kontaktu i działa jak smar, a średnia temperatura interfejsu może wzrosnąć do 900 - 1100 ° C.
Tylko 13% całkowitego ciepła powstaje podczas pierwszych dwóch etapów (T1 + T2), podczas gdy reszta powstaje podczas trzeciego etapu (T3). Zwiększona prędkość zamiast zmniejszać czas trwania procesu, zwiększa to, co widać na rys. 13.4. Wynika to z faktu, że zwiększona prędkość powoduje zmniejszenie intensywności ogrzewania.
Wytworzona energia cieplna na jednostkę powierzchni nawiedzających powierzchni jest określona następującym wyrażeniem:
H ≈2 PK / nR 10 2 watów / mm 2 .................. (13.3)
gdzie,
H = wytworzone ciepło, wat / mm 2
P = zastosowane ciśnienie, N / mm 2
R = promień roboczy, mm
n = rpm
K = stała = 8x 10 7 mm 2 / min 2 dla stali niskowęglowej.
Drugi etap może obejmować prawie 30 - 70% całkowitego czasu; jednak faza ta nie jest produktywna, dlatego ma na celu skrócenie jej czasu w celu zwiększenia wydajności. Zwykle odbywa się to poprzez zwiększenie ciśnienia docisku do maksymalnie możliwego.
Wymagana moc jest proporcjonalna do ciśnienia osiowego, a czas trwania trzeciego stopnia jest odwrotnie proporcjonalny do ciśnienia osiowego. Tak więc, dla uzyskania optymalnych rezultatów, obciążenie osiowe powinno być utrzymywane na niskim poziomie podczas fazy początkowej i stopniowo zwiększane lub może być stosowane w dwóch etapach.
Maksymalna osiągnięta temperatura jest kontrolowana przez przyłożone obciążenie osiowe, ponieważ metal poniżej określonej wytrzymałości zostanie ściśnięty pod określonym obciążeniem. Gdy lepkość lub wytrzymałość tworzywa sztucznego jest niska, metal zostaje wyrzucony przez siłę odśrodkową pod niskim obciążeniem osiowym, na przykład podczas spawania miedzi.
Przy spawaniu przez tarcie różnych kombinacji metali, takich jak stal nierdzewna i stal węglowa, płaszczyzna maksymalnej temperatury może odejść od interfejsu; z dużą prędkością przesuwa się w stal nierdzewną tak, że połowa błysków jest bimetaliczna. W tym przypadku zmniejszenie prędkości obrotowej zapewnia pożądany wynik i przy pewnej prędkości interfejs ponownie staje się płaszczyzną maksymalnej temperatury, a tym samym płaszczyzną maksymalnej prędkości odkształcania ścinającego.
Zastosowane ciśnienie jest prawdopodobnie najważniejszym pojedynczym czynnikiem, ponieważ kontroluje temperaturę i określa wymagany moment obrotowy. Szybkość wprowadzania ciepła jest proporcjonalna do iloczynu momentu obrotowego i prędkości obrotowej. Prędkość obrotowa musi być taka, aby przekroczona została pewna minimalna lub progowa moc. Jeśli moc jest powyżej progu, proces sam się reguluje.
Jeśli zostanie zastosowana zbyt duża moc, zwiększy się szerokość strefy ścinania metalu. Jeśli zastosowana moc jest tuż powyżej progu, osiągnięcie wymaganej temperatury zajmie dużo czasu, a strefa wpływu ciepła będzie szeroka. Najważniejszą zmienną jest nacisk jednostkowy zastosowany podczas obrotu, a zalecane wartości dla niektórych metali podano w tabeli 13.1.
Prędkość ślizgu zmienia się od zera w środku przedmiotu obrabianego do maksimum na powierzchni obwodowej, a promień w punkcie ⅔rd średnicy obrabianego przedmiotu jest wykorzystywany do obliczeń. Dłuższe czasy nagrzewania powodują zwiększenie ilości materiału do kucia, a dla optymalnych rezultatów powinien być dostępny odpowiedni materiał grzewczy do kucia po zatrzymaniu obrotu. Nadmierne ciśnienie początkowe powoduje nadmierne ściskanie ogrzanego metalu pozostawiając jedynie stosunkowo zimny metal, który ma być kuty pod wpływem nacisku kucia.
Charakterystyka procesu zgrzewania tarciowego:
Jeden z dwóch przedmiotów jest obracany ze stałą prędkością przez całą operację, z wyjątkiem sytuacji, gdy hamulce są stosowane na ostatnim etapie; proces ten jest więc często nazywany ciągłym spawaniem ciernym.
Elementy obrabiane pocierają się pod naciskiem przez określony czas ogrzewania lub do momentu, gdy nastąpi ustalone osiowe skrócenie. Następnie napęd zostaje odłączony, a praca zostaje zatrzymana przez zastosowanie hamulców. Ciśnienie osiowe jest utrzymywane lub zwiększane, aby wykuwać metal, aż do zgrzania spoiny. Rys. 13.5 pokazuje, jak zmieniają się parametry procesu podczas spawania, gdy siła na końcu zostaje zwiększona, aby utworzyć złącze. Spoiny ze stali miękkiej można wytwarzać jedynie utrzymując stałe ciśnienie.
Wraz ze spadkiem prędkości wzrasta grubość bardzo gorącej uplastycznionej taśmy, a moment obrotowy spada do zera, gdy rotacja się zatrzymuje.
Mechanizm wiązania w spawaniu ciernym różnych metali jest bardziej złożony. Ze względu na mechaniczne mieszanie i dyfuzję, niektóre stopienie może występować w bardzo wąskim paśmie na granicy faz. Właściwości tego wąskiego prążka mogą mieć znaczny wpływ na ogólną sprawność stawów. Mechaniczne mieszanie i blokowanie może również pomóc w klejeniu. Z powodu tych zawiłości przewidywanie spawalności odmiennych metali jest bardzo trudne i musi zostać ustalone dla konkretnego zastosowania serią testów zaprojektowanych specjalnie do tego celu.
Maszyny i wyposażenie wymagane do spawania tarciowego:
Główne elementy zgrzewarki tarciowej, jak pokazano na Rys. 13.6.
Zawierać:
1. Kierowana głowa,
2. Układy mocujące,
3. Mechanizmy obrotowe i spęczające,
4. Kontrola,
5. Mechanizm hamowania.
Jeden ze spawanych przedmiotów jest mocno osadzony w głowicy samocentrującej, a drugi jest trzymany w uchwycie centrującym, który jest zamontowany na obrotowym wrzecionie napędzanym silnikiem, zwykle za pomocą napędu o zmiennej prędkości.
Uchwyty obrotowe muszą być dobrze wyważone, mieć wysoką wytrzymałość i zapewniać dobrą przyczepność. Tuleje zaciskowe spełniają te wymagania dobrze i dlatego są najczęściej używane.
Mechanizm chwytający uchwytów musi być sztywny i odporny na zastosowany ciąg. Ząbkowane szczęki chwytające są zalecane dla maksymalnej niezawodności mocowania.
Próby użycia tokarki do spawania tarciowego nie były zbyt udane, ponieważ brakowało sztywności konstrukcji i skutecznego chwytania. Tokarka nie jest zaprojektowana do wytrzymałości na zgrzewanie tarciowe ani nie jest wyposażona w szybkie odłączanie procesu. Ponadto, na przykład w przypadku problemów z hamowaniem wymagany jest niski moment bezwładności w wirujących częściach.
Urządzenia do zgrzewania tarciowego są wymagane do dokładnego sterowania trzema zmiennymi, a mianowicie naciskiem osiowym, prędkością obrotową i stopniem spęcznienia. Stale węglowe i stale niskostopowe wymagają ciśnienia kucia wynoszącego 15-30 N / mm2, natomiast stale wolframowe wymagają ciśnienia w zakres 225 - 400 N / mm 2 . Te ostatnie wartości są porównywalne do ciśnienia stosowanego w zgrzewaniu doczołowym. Kiedy okazuje się, że tempo stosowania ciśnienia przez system hydrauliczny jest niskie, zostaje ono zastąpione przez układ pneumatyczny.
Czas spawania na pręcie o średnicy 25 mm powinien wynosić od 5 do 7 sekund. Można to osiągnąć przy prędkości powierzchniowej 75 - 600 m / min, co odpowiada około 1000 obrotów na minutę. Wyższe prędkości mogą dać lepszą udarność i dlatego są pożądane w przypadku profili zamkniętych i stopów o wysokiej wytrzymałości cieplnej.
Sterowanie procesem spawania może odbywać się w zależności od czasu lub stopnia zakłócenia. Ten ostatni sposób jest stosowany przez wyłączniki krańcowe rozmieszczone w celu zwiększenia ciśnienia powodującego spęczenie po wystąpieniu określonej ilości tłuszczu. Długie czasy pozwalają na to, aby ciepło rozprzestrzeniło się z powrotem na obszary za interfejsem i dlatego powodują duże zakłócenia, które są kosztowne do usunięcia po zakończeniu operacji. Oczekuje się, że dokładność spęczenia będzie mniejsza niż 0, 1 mm.
Kontrole według sekwencji czasowej są zadowalające w przypadkach, gdy nie można zapewnić stałego stanu powierzchni, a spoiny mają znaczenie drugorzędne. Gdy używana jest regulacja czasu, preferowane są wysokie prędkości obrotowe.
Prędkość dla stali miękkiej jest wybierana na podstawie średnicy trzonu i jest podawana przez wyrażenie:
Nd = (1, 2 do 6, 0) 10 4 ....... (13.4)
gdzie n to liczba obrotów, a d to średnica podstawy w mm.
Mniejsze wartości stałej odnoszą się do spawania z dużymi dawkami wejściowymi iw takich przypadkach górna granica dla stali niskowęglowych powinna wynosić 2, 5 x 10 4 .
Typowy przekrój spoiny ciernej pomiędzy prętami pełnymi i spęczeniem pokazano na rys. 13.7. Maksymalny rozmiar zdenerwowania jest określany jako rozerwanie pozorne, podczas gdy największa spawana średnica decyduje o zakresie rzeczywistego zdenerwowania.
W odniesieniu do powyższego rysunku wartości te można wyrazić za pomocą następujących zależności:
Zapewnione jest szybkie hamowanie w celu szybkiego zatrzymania obrotów pod koniec określonego czasu ogrzewania lub po zaprojektowanej ilości osiowego skrócenia spawanego elementu. Zapewnia to pożądaną kontrolę całkowitej długości spawu i poszerza akceptowalny zakres zmiennych spawalniczych dla krytycznych zastosowań. Przy małych średnicach, gdzie prędkość jest duża, wymagane jest bardzo szybkie hamowanie i można to osiągnąć przez elektryczne sprzęgła, hamowanie silnikiem lub hamowanie cierne. Można również zastosować układ do uwalniania pierwotnie nieruchomej próbki pod koniec cyklu ogrzewania.
Zasadniczo istnieją dwa typy maszyn:
(i) Maszyny o małej mocy o mocy znamionowej rzędu 12 W / mm 2, oraz
(ii) Maszyny o dużej mocy z 35 do 115 W / mm 2 materiału spawanego.
Jeśli dostępne jest odpowiednie ciśnienie, możliwe jest zwiększenie wydajności maszyny za pomocą techniki ukosowania, jak pokazano na Rys. 13.8.
Problem:
Znajdź moc znamionową maszyny do zgrzewania ciernego stali o wysokiej wytrzymałości (0, 2% C, 1% Cr, 0, 4% Ni) o temperaturze kucia 900 ° C i wytrzymałości w tej temperaturze 125 N / mm 2 . Przy prędkości obrotowej wynoszącej 3000 obr./min. Dopuszcza się zbiór spęczania o średnicy 2, 8 mm w materiale o średnicy 10 mm. Załóżmy, że współczynnik tarcia, μ = 1, oraz przy ciągłym ścinaniu, wytrzymałość na ścinanie materiału jest równa wytrzymałości na ściskanie, a moment obrotowy działa w promieniu of przedmiotu obrabianego.
Rozwiązanie:
Zmienne spawania tarciowego :
Trzy główne zmienne w spawaniu ciągłym z napędem ciernym to:
(i) prędkość obrotowa,
(ii) Nacisk osiowy, oraz
(iii) Czas ogrzewania.
(i) Prędkość obrotowa:
Prędkość obrotowa zapewnia niezbędną prędkość względną na nawierzchniach. Jego wielkość zależy od spawanego metalu i stali, prędkość styczna dla elementów stałych i tublicznych powinna wynosić od 75 do 110 m / min. Styczne s poniżej 75 min powodują nadmierny moment obrotowy z następującymi problemami związanymi z mocowaniem, nierównomiernym rozerwaniem i rozrywaniem metalu na złączu. Zgrzewarki tarciowe do celów produkcyjnych, obsługujące elementy o średnicy 50 do 100 mm, zwykle pracują przy prędkościach wahających się od 90 do 200 m / min.
Wysokie prędkości obrotowe są przydatne do spawania, ale nacisk osiowy i czas nagrzewania muszą być starannie kontrolowane, aby uniknąć przegrzania strefy spawania, w szczególności w przypadku hartowania spawalniczego stali twardych umożliwiających kontrolę szybkości chłodzenia i możliwych pęknięć.
Przy odmiennych spawach metalowych, niskie prędkości obrotowe mogą zminimalizować powstawanie kruchych związków międzymetalicznych; jednakże ogólnie w celu kontrolowania jakości spoiny, prędkość obrotowa nie jest uważana za parametr krytyczny.
(ii) Ciśnienie osiowe:
Zastosowane ciśnienie osiowe kontroluje gradient temperatury w strefie spawania, moc wymaganą dla maszyny i osiowe skracanie obrabianego przedmiotu. Konkretne ciśnienie zależy od spawanego metalu i konfiguracji złącza. Może być stosowany do kompensowania strat ciepła do dużych brył, jak w przypadku spawania "od rury do szpuli".
Zastosowane ciśnienie musi być wystarczająco wysokie podczas fazy podgrzewania, aby utrzymać bliskie powierzchnie, aby uniknąć utleniania. Wspólne właściwości mogą często ulec poprawie, jeśli zastosowane ciśnienie zwiększa się pod koniec fazy ogrzewania.
W przypadku spoin dźwiękowych w miękkich stalach stosowane ciśnienie grzania wynosi zwykle od 30 do 60 N / mm 2, natomiast ciśnienie kucia może wynosić od 75 do 150 N / mm 2, a powszechnie stosowane wartości wynoszą od 55 do 135 N / mm. 2 . Jednak wyższe wartości kucia są wymagane w przypadku stopów o wysokiej wytrzymałości cieplnej, takich jak stal nierdzewna i stopy stopów niklowych. Jeżeli wymagany jest efekt podgrzewania, wówczas nacisk osiowy wynoszący 20 N / mm2 jest początkowo stosowany przez krótki czas, a następnie podwyższony do normalnego ciśnienia ogrzewania.
(iii) Czas ogrzewania:
Czas ogrzewania jest kontrolowany w zależności od tego, czy ustalony wstępnie ustawiony czas jest dozwolony dla gojenia, czy też zakres rozerwania osiowego ma być w określonych granicach.
Nadmierny czas ogranicza wydajność i powoduje marnotrawstwo materiału; podczas gdy niewystarczający czas może powodować nierównomierne ogrzewanie, jak również uwięziony tlenek i niespojonych obszarów na granicy faz. Czas spawania dla pręta o średnicy 25 mm powinien wynosić od 5 do 7 sekund przy prędkości obrotowej 1000 obr / min.
Właściwości spawania spawania tarciowego:
Jedną z atrakcyjnych cech zgrzewania tarciowego jest jakość metalurgiczna spoin; Szybkość wytwarzania ciepła wytwarza prawie pomijalną strefę wpływu ciepła. Dzięki dobrej kontroli temperatury i temu, że plastikowy metal jest poddawany obróbce na gorąco podczas fazy nagrzewania i obróbce na zimno podczas fazy kucia, uzyskuje się spoinę o wyjątkowo drobnej strukturze ziaren.
Badanie metalurgiczne nie wykazuje oznak topnienia, ponieważ zmierzone temperatury stali zwykle mieszczą się w zakresie od 1260 do 1330 ° C. Szybkość spawania tarciowego prowadzi jednak do wysokich szybkości chłodzenia, co skutkuje wyższą twardością strefy spawania. Spajanie cierne w stalach twardych umożliwiających, dlatego najczęściej muszą być wyżarzane po spawaniu.
Wiele razy spawanie tarciowe stosuje się do łączenia różnych metali w celu zaoszczędzenia kosztów stosowania drogich stali stopowych i stopów wysokotemperaturowych. Wykazano, że stal nierdzewna 18/8 (Cr / Ni) jest faktycznie hartowana od 200 do 250 VHN po stronie ze stali nierdzewnej ze względu na dyfuzję węgla w niej.
W spawaniu stali nierdzewnej 18/8 i stali Cr-Mo 20%, twardość stali Cr-Mo zwiększa się ze 175 do 405 VHN, ale można ją zredukować do 250 VHN przez wyżarzanie. Zwiększona twardość stali nierdzewnej pozostaje jednak nienaruszona przez wyżarzanie.
Zadowalające spawy między aluminium i stalą nierdzewną mogą być wytwarzane bez tworzenia kruchej międzymetalicznej warstwy mieszanki. Jednakże spoiny między aluminium i miękką stalą oraz aluminium i miedź mogą powodować powstawanie związków międzymetalicznych na granicy faz, które mogą być w tym ostatnim przypadku zmniejszone przez zwiększenie ciśnienia kucia do około 200 N / mm2.
Wspólny projekt spawania tarciowego:
Podstawowa konstrukcja złącza zgrzewania tarciowego jest taka sama, jak w przypadku zgrzewania doczołowego, tzn. W miarę możliwości podobne obszary powinny być spawane, jak pokazano na rys. 13.9. Trudność zgrzewania dwóch nierównych odcinków wynika z różnych pochłaniaczy ciepła po każdej stronie złącza, co powoduje nierówne nagrzewanie i spęczanie. W przypadku połączenia pręta i płyty z tego samego materiału grubość blachy powinna wynosić jedną czwartą średnicy pręta.
Rys. 13.9 Typowe projekty połączeń i niektóre aplikacje przemysłowe zgrzewanie tarciowe.
Nie można zgrzewać doczołowo dwóch kwadratowych prętów o tym samym przekroju, ponieważ powoduje to ekspozycję gorącego metalu i wynikające z tego utlenianie; jednakże duży sześciokątny pręt może być przyspawany do mniejszego okrągłego pręta, ponieważ w takim przypadku nie ma kontaktu z gorącym metalem.
W przypadku udanego spawania tarciowego zewnętrzna średnica przedmiotu obrabianego nie powinna przekraczać innej o więcej niż 1, 33 razy. Długość wystająca z uchwytu powinna wynosić 20-25 mm. Zaciśnięta długość elementu nie powinna być mniejsza niż średnica spoiny.
Gdy zgrzewy lub rury są zgrzane z płytami, większość materiału, który tworzy błysk, pochodzi z pręta lub smaru; dzieje się tak dlatego, że w mniejszej sekcji jest mniej masy, a zatem ciepło wnika w nią głęboko.
W przypadku połączeń stożkowych powierzchnie są ścięte pod kątem 45 ° do 60 ° względem osi obrotu, przy czym dla metali o małej wytrzymałości preferowane są większe kąty, aby wytrzymać nacisk osiowy wymagany do wytworzenia odpowiedniego ciśnienia ogrzewania.
Spawanie różnych metali można złagodzić, zapewniając, że obie części ulegają podobnym deformacjom. Podobny stopień odkształcenia może być ułatwiony przez wstępne podgrzanie twardego elementu przez ogrzewanie cierne na pomocniczej płycie, która jest usuwana w odpowiednim momencie. Do tego celu można również zastosować palniki gazowe lub ogrzewanie indukcyjne o wysokiej częstotliwości. Jeszcze inną metodą jest zastosowanie kołnierza lub uchwytu z wewnętrznym ukosowaniem, który jest umieszczony wokół miękkiego elementu stacjonarnego, aby pomieścić i skierować go w stronę twardszego materiału, jak pokazano na fig. 13.10.
Zgrzewanie tarciowe różnych metali o różnych właściwościach mechanicznych lub termicznych może być ułatwione dzięki większej powierzchni dla metali o mniejszej wytrzymałości lub niższej przewodności cieplnej. Jeśli nie można wyjąć lampy błyskowej, można uzyskać wygodny prześwit dla jednego lub obu elementów.
Zastosowania spawania tarciowego:
Zgrzewanie tarciowe jest często stosowane zamiast spawania metodą błyskawiczną lub spęczania w zastosowaniach, w których jeden z łączonych elementów ma osiową symetrię. W porównaniu ze spawaniem rzutowym, spawanie tarciowe ma tę zaletę, że czystość i zrównoważone stałe obciążenie w sieci; można go również zainstalować wraz z innymi obrabiarkami i można go łatwo zautomatyzować w celu uzyskania wysokiej wydajności produkcji.
Niemal każdy metal, który może być kuty na gorąco i który nie nadaje się do zastosowania na sucho, może być spawany tarciowo; jednak niektóre metale mogą wymagać obróbki cieplnej po spawaniu w celu usunięcia efektu hartowania w wyniku zgrzewania na granicy zgrzewu. Stopy do obróbki swobodnej są trudne do spawania ciernego, ponieważ często powodują spawy z płaszczyznami osłabienia w strefie spawania w wyniku ponownego rozprowadzania wtrąceń. Takie spoiny często wykazują niższe wartości wytrzymałości, ciągliwości i wytrzymałości na zginanie.
Zgrzewanie tarciowe może być stosowane do spawania stałego materiału o średnicy od 5 mm do 100 mm lub równoważnych obszarów w rurach i rurach. Ze względu na łączenie w fazie stałej spoiny cierne mają wysoką jakość wykonania zarówno w podobnych, jak i odmiennych kombinacjach.
Stale węglowe do 1, 1% C można łatwo spawać, z wyjątkiem odmiany do cięcia swobodnego. Stale Ni-Cr o zawartości 18% Ni i 8% Cr i różne rodzaje stali można łatwo spawać; zakres może obejmować spawanie stali nierdzewnej 18/8 do 2 1 / 4 % stali Cr-Mo.
Spawanie stali ze względu na niższą przewodność i większy zakres plastyczności jest stosunkowo łatwiejsze niż spawanie metali nieżelaznych i ich kombinacji.
Największym pojedynczym użytkownikiem spawania tarciowego jest przemysł motoryzacyjny do produkcji seryjnej elementów takich jak produkcja osłon osi do samochodów i ciężkich pojazdów; wytworzony staw pokazano na ryc. 13.11. Innym ważnym zastosowaniem jest produkcja wierteł spiralnych, w których końcówki ze stali szybkotnącej z wolframem są spawane do chwytów ze stali węglowej.
Jednym z ważnych zastosowań spawania tarciowego jest spawanie kołków do płyt o dowolnej grubości; innym zastosowaniem tego procesu jest produkcja zaworów silników okrętowych, tak wytworzone zawory są równie dobre lub lepsze od tych wytwarzanych przez kucia. Wirnik do turbosprężarki doładowującej silnika wysokoprężnego może być wykonany poprzez spawanie tarciowe wału ze stali węglowej do odlewanej cieplnie stali austenitycznej.
Końcowe uszczelnienie rur, jak pokazano na rys. 13.12, można również uzyskać przez zgrzewanie tarciowe. Odmiennie spawane połączenia mogą obejmować łączenie stali nierdzewnej z cyrkonem. Rys. 13.13 przedstawia przygotowanie krawędzi do połączenia rurki ze stali nierdzewnej z prętem cyrkonowym. Do skutecznego łączenia różnych kombinacji metali niezbędne są wysokie prędkości obrotowe (ponad 3200 obr / min), aby zmniejszyć do minimum grubość strefy międzymetalicznej.
