Spawanie kompozytów: 5 procesów

Ten artykuł rzuca światło na pięć głównych procesów wykorzystywanych do wytwarzania kompozytów w pożądanych komponentach. Procesy są następujące: 1. Spawanie indukcyjne 2. Spawanie ultradźwiękowe 3. Spawanie gazowe wolframowe (GTAW) 4. Spawanie oporowe 5. Spajanie termojądrowe.

Proces nr 1. Spawanie indukcyjne:

W tym procesie zmodyfikowany rdzeń rdzenia toroidalnego, jak pokazano na ryc. 22.24, jest wykorzystywany do przenoszenia strumienia magnetycznego przez termoplast do ekranu ze stali węglowej umieszczonego między dwoma łączonymi częściami. Szczelina powietrzna w toroidzie kieruje strumień magnetyczny z toroidu na ekran.

Szczelina powietrzna toroidu jest umieszczona na jednej z plastikowych powierzchni po obu stronach ekranu, aby stopić się i wpłynąć do ekranu i utworzyć połączenie. Toroid przemieszcza się wzdłuż szwu z kontrolowaną prędkością, aby wytworzyć spoinę. Wymagana moc wynosi 25 - 100 W, którą można uzyskać przy użyciu baterii lub energii słonecznej. Proces ten może być stosowany w przemyśle lotniczym, samochodowym, meblarskim i budowlanym.

Proces # 2. Spawanie ultradźwiękowe:

Ultradźwiękowe głowice spawalnicze wykorzystujące sygnał mocy 20 kHz zostały użyte do spawania lekkich kompozytowych wiązek termoplastycznych (Gr-Ps) w promieniu kosmicznym. Wibracja sonotrody szybko podgrzewa żywicę termoplastyczną do lepkiego stanu płynnego, a części są zaciśnięte razem, aby spawać - typowy cykl spawania wymaga jednej sekundy wzbudzenia, a pół sekundy do schłodzenia. Wydaje się, że proces ten ma dobry potencjał do przyszłego wykorzystania w spawaniu kompozytów.

Proces # 3. GTAW:

Proces ten został wykorzystany do spawania materiałów kompozytowych, takich jak Ti-W i Ti-Gr, w konfiguracji kwadratowej zarówno w trybie ręcznym, jak i zmechanizowanym. W węglikowym systemie Ti-Gr węglik utworzony wokół każdego grafitowego żarnika w wyniku fuzji prowadzi do zwiększenia wytrzymałości na rozciąganie w złączu.

Wyniki pokazały, że kompozyty B-A1 można spawać bez poważnego uszkadzania włókien filamentowych. Można również dodać metal wypełniający do wymieszania z aluminiową matrycą, aby znacząco zmienić jego skład chemiczny. Dla pomyślnego zastosowania w przyszłości kompozytów GTAW do B-A1 niezbędne jest znalezienie środków do kontrolowania produktów reakcji podczas spawania. Ręczny łuk plazmowy i EBW nie są zbyt skuteczne w łączeniu kompozytów B-A1 z powodu nadmiernych reakcji metalurgicznych pomiędzy A1 i borem, które prowadzą do niskiej wytrzymałości połączenia.

Podjęto również próbę spajania kompozytów Al-Gr za pomocą GTAW, ale spowodowało to powstanie węglika Al na powierzchni włókien.

Proces # 4. Spawanie oporowe:

Sporządzono harmonogramy spawania punktowego odporności na zgrzewanie kompozytów B-A1 z ustawieniami prądowymi niższymi niż te stosowane dla A1, ale przy ciśnieniu w przybliżeniu dwa razy większym od elektrody, aby zapobiec wyrzucaniu materiału matrycy. Jednak w przypadku spoin spawalniczych zastosowane ciśnienie jest niższe, aby uniknąć uszkodzenia żarnika.

Kompozyt Gr-Ps może być również zgrzewany punktowo z powodzeniem. Dla kompozytu Gr-Ps przy 36% wag. Polisulfonu uzyskana wytrzymałość połączenia wynosi około 8, 3 MPa.

Kompozyty Gr-A1 zostały pomyślnie zgrzane punktowo ze sobą oraz z innymi stopami Al, stosując folię 0 08 mm z 88% A1 + 12% Si jako materiał wypełniający.

Process # 5. Fusion Bonding :

Niektóre techniki łączenia termoplastycznego były z powodzeniem stosowane do łączenia struktur termoplastycznych wzmocnionych włóknami. Jedna z takich technik polegała na umieszczeniu drutów oporowych na styku wiązań, do których przyłożono pożądany potencjał. Ogrzany drut zmiękczył wzmocniony włóknem polisulfon, który zespalał się i tworzył złącze. W innym podejściu sito ze stali nierdzewnej o grubości oczek 80 zastosowano jako grzejnik oporowy, aby wpłynąć na wiązanie pod ciśnieniem około 70 MPa.

Wiązanie dyfuzyjne zostało również z powodzeniem wykorzystane do łączenia B-Al z innymi stopami Al. Również łopatki wentylatorów silników turbinowych samolotu Ti-6A1-4V zostały miejscowo usztywnione przez połączenie dyfuzyjne z wkładką z kompozytu Ti-6A1-4V-50B. Przyszłe zastosowania wiązania dyfuzyjnego obejmują połączenia kompozytowe (wypełnione, laminarne, komórkowe i metalowe i / lub ceramiczne) i struktury hybrydowe.

Spawanie ceramiki staje się fascynującą dziedziną, ponieważ ma ogromne możliwości przyszłego wykorzystania. Oprócz metody zagęszczania izostatycznego do formowania ceramiki, spawanie tarciowe zostało z powodzeniem wykorzystane do łączenia metali i ceramiki.