Termisk energi kan erhållas genom att rotera en del medan den andra är stationär, eller rotera i motsatt riktning. Dessutom måste delarna samtidigt pressas mot varandra med en konstant eller ökande kraft från början till slut. Processen slutar med att den roterande delen rubbas och snabbt stoppas.
I jämförelse, säg, med elektrisk stumsvetsning, har processen baserad på friktion ett antal operativa fördelar:
- energikostnaderna minskar kraftigt;
- den svetsade fogen är alltid tillförlitlig, eftersom den endast beror på de termofysiska egenskaperna hos de produkter som svetsas;
- ingen speciell förberedelse behövs för att skarven ska anslutas, eftersom glödskal, rost, fett och fett brinner ut eller pressas ut i en blixt i början av processen;
- kvaliteten på anslutningen påverkas inte ens av brott mot arbetsstyckenas parallellitet upp till vinklar på 6±1 grader;
- frånvaro av negativa faktorer i form av ultraviolett strålning och skadliga gasutsläpp;
- enkel teknisk utrustning, lätt tillgänglig för rutinunderhåll, mekanisering och automatisering.
Friktionssvetsprocess på en svarv
Svetsning av stålstänger
I maskinens chuck och headstock klämmer vi fast en metallstång, vars diameter bör vara mer än 3,5 mm, men mindre än 200 mm. De kan vara både stål, aluminium, koppar, brons eller olika metaller:
- stål och aluminium;
- stål och koppar;
- aluminium och brons etc.
Kombinationer av material kan vara mycket olika, även de som inte kan svetsas på vanligt sätt. Det finns inga begränsningar i detta avseende för friktionssvetsning.
I vårt fall fäster vi stången i huvudstocken med tre bultar som skruvas in i hålen på chucken, jämnt fördelade runt omkretsen i 120 grader. Med deras hjälp utför vi inriktning i förhållande till stången som är fastklämd i chucken genom att dra åt eller lossa en eller annan bult.
Vi för huvudstocken tills stängerna stannar från ände till ände och fäster den eller håller den för hand för att öka klämkraften under svetsprocessen, vilket krävs av tekniken för denna svetsmetod.
Vi slår på maskinen, vilket resulterar i att stången som kläms i maskinchucken börjar rotera. I vårt fall är stången som är fixerad i huvudstocken orörlig, men i princip kan den rotera i motsatt riktning, vilket skulle minska processtiden.
Vi kommer snart att se skamfilade färger som börjar vid stängernas kontaktpunkt och sprider sig längs med dem i motsatta riktningar, vilket är ett direkt tecken på den snabba uppvärmningen av metallen till följd av friktion.
Efter ytterligare en kort tid kommer metallen i kontaktzonen att lysa starkt och börja pressas ut i form av en ringformation bortom stängernas dimensioner.Denna ring kommer också att innehålla grader: skal, oförbränt fett, fasta icke-metalliska inneslutningar, etc.
Vid ögonblicket av det starkaste sken vid kontaktpunkten måste maskinen stängas av kraftigt så att metallen i de två stängerna sätter sig. Samtidigt, om huvudstocken inte har säkrats, är det nödvändigt att gradvis öka trycket på det för att kompensera för volymen av förskjuten metall i kontaktzonen och få en starkare och högre kvalitet anslutning.
Efter att ha väntat tills glöden slutar (och detta är ett tecken på att metallen har stelnat helt), kan du lossa fästbultarna och ta bort huvudstocken. Nu återstår bara att kontrollera kvaliteten på friktionssvetsningen.
För att göra detta, slå på maskinen igen och upptäck ett litet utlopp av den svetsade staven - en följd av felaktig inriktning under installationen i början. Denna defekt kan elimineras genom att vända och ta bort den extruderade graden i kontaktytan.
En djupare penetration av metallen visar att inga särdrag är synliga i svetsområdet för de två stängerna. Det verkar som att detta inte är kontaktpunkten mellan två stavar, utan kroppen på en av dem.
Vi utför följande kvalitetskontroll av friktionssvetsning. Vi klämmer fast stängerna som är anslutna på detta sätt i ett skruvstycke och använder en slipskiva för att skapa en "hylla" i kontaktzonen, och återigen är vi övertygade om metallens homogenitet, vilket också indikerar kvaliteten på svetsningen.
Bultkoppling
Friktionssvetsning kan användas för att sammanfoga masstillverkade huvuden och bultar. Processen skiljer sig inte från processen med stavar: en bult kläms in i maskinchucken, den andra i huvudstocken.
Med hjälp av den senare bringas bultarna i kontakt med huvudena och maskinen startas. Det är också nödvändigt att öka klämkraften och fånga svetsmomentet för att stänga av drivningen i tid.
Friktionssvetsning kan användas för att sammanfoga material som är svåra eller omöjliga att svetsa med andra typer: stål och aluminium, austenitiska stål och perlitiska. Den kan också användas för att enkelt sammanfoga plastarbetsstycken.
Beräkningar och övningar med friktionsfogning visar att denna metod är bättre lämpad för arbetsstycken vars diameter ligger i intervallet 6-100 mm. Svetsstänger med en diameter större än 200 mm är inte ekonomiskt lönsamt, eftersom processen kommer att kräva mer kraft (0,5 tusen kW) och axiell kraft (3 × 106 N). Det kommer inte att vara möjligt att ansluta stavar med en diameter på mindre än 3,5 mm med denna metod på grund av behovet av att tillhandahålla höga hastigheter (200 rpm) och svårigheten att bestämma när drivningen ska stängas av.
