Hvad er friktion omrør svejsning

Friktion omrør svejsning^[1](FSW) er en alsidig svejseteknik, der anvender den varme, der genereres af friktion mellem et roterende svejseværktøj og emnet til lokalt plasticiser det svejste materiale.Når værktøjet bevæger sig langs svejsningsgrænsefladen, strømmer det plastificerede materiale fra fronten af ​​værktøjet bagpå og danner en kompakt fastfase-svejsning under ekstrudering af værktøjet.

FSW er i stand til at svejse tykke materialer såsom aluminium, stål og titanium i en enkelt pas uden at inducere høje niveauer af termisk stress, hvilket gør det særligt velegnet til industrier, der kræver stærke, holdbare svejsninger, såsom luftfart og bilproduktion.

[^1]: Definitionen af ​​FSW af videnskabelig forsker

Hvem opfandt friktion omrør svejsning?

Friction Stir Welding (FSW) blev opfundet af Welding Institute (TWI) i 1991, primært udviklet af professor Wayne Thomas og hans team.Udviklingen af ​​denne teknologi blev drevet af den voksende efterspørgsel i luftfarts- og bilindustrien til svejsning af højstyrkematerialer, såsom aluminiumslegeringer, som var tilbøjelige til defekter som porøsitet og revner, når de svejsede ved hjælp af konventionelle metoder. FSW løste disse problemer ved at bruge et højhastigheds roterende svejsningsværktøj til at generere friktionsvarme, som blødgør materialet uden at smelte det, hvilket giver mulighed for en fast tilstand svejsning.

Udviklingshistorie

•  Begyndelsen af ​​1990'erne: FSW -teknologi blev udviklet og oprindeligt anvendt til aluminiumslegeringssvejsning, især ved at få udbredt brug i luftfartsindustrien.
•  1997: NASA vedtog FSW -teknologi til fremstilling af rumfærgen's eksterne brændstoftank, hvilket demonstrerer sine muligheder for kritiske rumfartsanvendelser.
•  2000s: FSW -teknologi udvides til bilindustrien, især inden for svejsning af letvægtslegeringslegeringsdelene, hvilket førte til betydelige fremskridt på området.
•  2010s: Med forbedringer i værktøjsdesign, processtyring og automatiseringsteknologi så FSW bredere anvendelse, især i produktionsmiljøer med høj volumen.
•  

Hvordan omrører friktionsvejsningsarbejde og processer?

Friktion omrør svejsningsarbejder^[1]Ved at anvende den varme, der er produceret fra friktion mellem det roterende værktøj og det materiale, der svejses. Processen involverer flere nøglekomponenter:

Svejseværktøjet er kernen i FSW -processen. Det består af to nøglekomponenter: en roterende pin og en skulder.

Stiften er typisk cylindrisk eller gevind, og det er den del af værktøjet, der indsættes direkte i det materiale, der skal svejses. Skulderen, der omgiver stiften, hjælper med at generere yderligere varme gennem friktion, når den kommer i kontakt med materialets overflade.

• -Stift: Stiften er ansvarlig for at skabe den mekaniske omrøringshandling, der er nødvendig for at blande materialet ved samlingen. Det genererer også en betydelig mængde varme ved grænsefladen mellem materialerne, der er sammenføjet. Pin's design kan variere afhængigt af svejseapplikationen. I nogle tilfælde kan det gevind for at øge friktionsvarmen og materialestrømmen.

• -Skulder: Skulderen spiller en vigtig rolle i at sprede varmen og give ekstra friktion. Når værktøjet roterer, gnider skulderen mod overfladen af ​​emnet, hvilket sikrer, at materialet ved samlingen holdes blødt nok til blanding uden at forårsage smeltning.

Disse værktøjer er typisk lavet af holdbare materialer med høj styrke, såsom værktøjsstål eller wolfram, til at modstå den intense friktion og varme, der genereres under processen.

2. Varmeproduktion

 

Nøglen til FSW er varmen, der genereres af friktion mellem den roterende pin og emnetmaterialet. Når værktøjet roterer i høje hastigheder, produceres friktionsvarme ved grænsefladen til værktøjet og materialet.

Denne varme er koncentreret i umiddelbar nærhed af værktøjet og hæver temperaturen på materialet til det punkt, hvor det bliver plasteret, men ikke smelter.

Dette er en afgørende sondring fra traditionelle svejsemetoder. Mens de fleste svejseteknikker er afhængige af at smelte materialerne til at slutte sig til dem, fungerer FSW i en faststofproces. Materialerne når aldrig deres smeltepunkt, hvilket minimerer risikoen for defekter som porøsitet, revner og krympning, der er almindelige i traditionelle smeltede svejsninger.

I de fleste FSW -applikationer opvarmes materialet til temperaturer mellem 60% og 90% af dets smeltepunkt, afhængigt af det materiale, der svejses. Dette sikrer, at materialet forbliver solidt, men bliver formbart nok til at flyde og binde.

3. Materialestrøm

Når materialet når den ønskede plasticitet, bevæger det roterende værktøj fremad langs svejseleddet. Efterhånden som værktøjet skrider frem, skubbes det blødgjorte materiale fra fronten af ​​stiften bagpå, hvilket skaber en strøm af materiale, der fylder leddet. Denne bevægelse af materiale er vigtig for svejseprocessen, fordi det hjælper med at "røre" arbejdsemner sammen, hvilket sikrer, at de er ensartet blandet på molekylært niveau.

•  For til bageste flow: Materialet i nærheden af ​​værktøjets stift blødgøres af friktion og omrøres, når værktøjet bevæger sig. Dette gør det muligt for materialet at flyde mod bagsiden af ​​værktøjet. Den kontinuerlige bevægelse sikrer, at samlingen er grundigt blandet og konsolideret, hvilket skaber en ensartet svejsning.

•  Størkning: Når værktøjet fortsætter med at bevæge sig, begynder materialet bag stiften at afkøle og størkne, hvilket danner en stærk binding. Den varmepåvirkede zone (HAZ) af svejsningen, der ligger på begge sider af svejsningsfugen, oplever minimale ændringer i mikrostruktur, hvilket fører til en svejsning, der er fri for de almindelige defekter, der er forbundet med smeltede svejsemetoder.

•  

[^1]: Lær om den tekniske proces i friktion omrøres svejsning, der adskiller den fra traditionelle svejsemetoder.

Din tillidsværdige køleplade i Kina

Hvis du gerne vil konsultere vores professionelle ingeniør om dit termiske løsningskrav, sendte os din forespørgsel til os, venligt vil vi vende tilbage til dig inden for en Businees -dag.

Send forespørgsel nu

Fordele og ulemper ved friktion omrøres svejsning

Fordele ved FSW

Friktion omrør svejsning tilbyder adskillige fordele, især når svejsningsmaterialer som aluminium, titanium og visse stål. Her er nogle vigtige fordele:

•  Minimal varmepåvirket zone (HAZ)^[1]: Processen genererer lavere varme sammenlignet med konventionel svejsning, hvilket betyder, at mikrostrukturen i den varmepåvirkede zone (HAZ) stort set er uændret.
•  Lav resterende stress^[2]: Da materialet ikke udsættes for høje temperaturer og hurtig afkøling, er der minimal resterende stress, hvilket reducerer chancerne for forvrængning eller revner.
•  Intet fyldemateriale kræves: I modsætning til traditionel svejsning kræver FSW ingen fyldtråd, hvilket reducerer materialomkostninger og affald.
•  Ingen afskærmningsgas: FSW kræver ikke ekstern afskærmningsgas, yderligere sænkning af omkostningerne og forenkling af svejseprocessen.
•  Svejsninger forskellige materialer: FSW kan bruges til at svejse forskellige materialer, som ofte er en udfordring inden for konventionelle svejseteknikker. Det er især fordelagtigt at deltage i materialer, der er tilbøjelige til at revne, når de svejses med traditionelle metoder.
•  

Ulemper ved FSW

Mens FSW tilbyder mange fordele, er der også flere udfordringer, der skal overvejes, når man bruger denne teknik:

•  Stivhed af udstyr: Arbejdsstykkerne skal fastgøres sikkert under processen for at forhindre enhver bevægelse, der kan påvirke svejsekvaliteten.
•  Dannelse af nøglehul: I slutningen af ​​svejsningen dannes ofte et nøglehul, som kan kræve yderligere svejsning eller forsegling.
•  Begrænset valg af materiale: Værktøjsdesign og procesparametre er ofte begrænset til specifikke legeringer. FSW er muligvis ikke ideel til visse materialer uden yderligere forskning eller ændring af værktøjer og teknikker.
•  Svejsehastighed: I nogle tilfælde er svejsehastigheden langsommere sammenlignet med andre svejsemetoder, især når svejse tykkere plader eller store områder i et enkelt pass.
•  Værktøjsslitage: Svejseværktøjet kan slides hurtigt på grund af den involverede friktion, hvilket fører til højere vedligeholdelsesomkostninger.
•  

[^1]: At forstå, hvad der er den minimale varmepåvirkede zone i FSW
[^2]: At forstå, hvad der er den resterende stress

Hvad er forskellen mellem friktion og friktion omrør svejsning?

Friktionsvejsning og friktion Rør svejsning er begge faststofprocesser, der bruger varme genereret af friktion til at deltage i materialer. Der er dog vigtige forskelle mellem de to metoder:

01

Friction Welding (FW)

Ved friktionsvejsning roteres to arbejdsemner mod hinanden under pres, indtil de genererer nok varme til at deltage. Materialet opvarmes til en smeltet tilstand, der får det til at smelte sammen. Processen bruges ofte til sammenføjning af cylindriske dele.

02

Friktion omrør svejsning (FSW)

FSW bruger et roterende værktøj til at røre materialet uden at få det til at smelte. Det bruges til at deltage i materialer i en fast tilstand, hvilket fører til bedre mekaniske egenskaber og en finere kornstruktur. FSW er mere alsidig og velegnet til at deltage i større eller mere komplekse arbejdsemner.

Konklusion

Friktion omrør svejsning er en avanceret og effektiv svejseteknik, der giver holdbare svejsninger af høj kvalitet, hvilket gør den ideel til industrier som luftfart, bil og skibsbygning. Selvom det har nogle begrænsninger, gør dens fordele, herunder lav resterende stress og evnen til at svejse hårde materialer, det til en pålidelig løsning. Efterhånden som teknologien udvikler sig, forventes FSWs applikationer at vokse og blive en nøglemetode i fremtidig fremstilling.