Wrijvingslassen: Proces, soorten en voordelen

Wrijvingslassen maakt, zoals de naam al zegt, gebruik van wrijving om verbindingen te lassen. Bij het lassen wordt geen externe warmte toegepast.

Wrijvingslassen is dus geen smeltlasproces, maar een lasproces in vaste toestand waarbij de resulterende verbinding vaak even sterk is als het moedermetaal. Deze lastechniek wordt in verschillende industrieën toegepast om onderdelen samen te voegen.

Laten we eens in detail treden over hoe deze techniek werkt en wat de voordelen ervan zijn.

GERELATEERD: LASER LASSEN: TYPES, ADVANTAGES, AND TOEPASSINGEN

Als u uw handpalmen tegen elkaar wrijft, zult u merken dat uw handpalmen heet worden. Naarmate u de druk en de snelheid verder opvoert, zult u het warmer krijgen.

Hetzelfde principe van warmteontwikkeling door wrijving wordt gebruikt bij wrijvingslassen, waarbij de metalen delen tegen elkaar worden gewreven met een extreem hoge snelheid en druk.

Deze interactie tussen de twee oppervlakken resulteert in mechanische wrijving. Ook al lijken de twee aan elkaar te lassen materialen met het blote oog glad, toch zijn er onregelmatigheden op microscopisch niveau. Deze onregelmatigheden zijn voldoende om wrijving tussen hun oppervlakken te genereren.

Wanneer twee materialen wrijvingslassen ondergaan, wordt door de relatieve beweging tussen elkaar en de druk die erop wordt uitgeoefend, warmte opgewekt op de contactpunten. Naarmate het proces verder gaat, neemt ook de warmteontwikkeling toe, en zullen de twee materialen op de contactpunten viskeus beginnen te worden.

Opnieuw bevordert de beweging tussen de twee de vermenging van de twee delen op hun contactpunten, waardoor een verbinding of een las ontstaat.

Verschillende soorten wrijvingslassen

Elk lasproces dat wrijving gebruikt als een manier om de verbinding tot stand te brengen, kan worden aangeduid als wrijvingslassen. In wezen zijn er echter vier soorten wrijvingslassen.

Laten we elk van hen kort doornemen om de subtiele verschillen tussen hen te begrijpen.

Roterend wrijvingslassen: Van de twee materialen wordt het ene over het oppervlak van het andere gedraaid op de plaats waar de las nodig is. Het proces maakt gebruik van samenpersende axiale kracht en de hoge rotatiesnelheden.

Deze combinatie veroorzaakt het plastificeren van de twee materialen, wat uiteindelijk leidt tot een verbinding tussen de twee.

Lineair wrijvingslassen: Bij dit type wrijvingslassen oscilleert een van de materialen ten opzichte van het andere met hoge snelheden met hoge drukkrachten in een heen-en-weer gaande beweging. De resulterende warmte die aan de oppervlakken wordt opgewekt, zorgt ervoor dat het metaal plastificeert, en de oxiden of verontreinigingen aan de oppervlakte worden weggebrand of aan de zijkanten afgevoerd.

Friction Stir Welding: Bij wrijvingsroerlassen wordt een speciaal gereedschap met een cilindrische schouder en een geprofileerde pen gebruikt om lasnaden te maken. De pen rijdt langs de naad van de twee werkstukken tot de schouder op de naad rust.

Het gereedschap roteert dan waarbij de wrijving tussen de schouder en de naad het metaal zacht maakt. De geprofileerde pen wordt lineair door de naadlijn bewogen, waardoor het zachte metaal wordt geroerd en een verbinding ontstaat.

Friction Stir Puntlassen: Friction stir puntlassen is een van de soorten friction stir lassen met één groot verschil.

Bij het wrijvingsroerlassen wordt het gereedschap langs de naad van de werkstukken bewogen. Echter, in friction stir puntlassen, het gereedschap wordt gedraaid op een plek en niet verplaatst.

Het draait en creëert een las, en het gereedschap wordt opgetild, waardoor een uittredingsgat ontstaat waar de geprofileerde pen werd geïnjecteerd.

De snelheid waarmee de relatieve beweging plaatsvindt en de druk die op de werkstukken wordt uitgeoefend, hangt af van de grootte van de warmte die nodig is om de las tussen de twee metalen delen tot stand te brengen. Voor staal genereren wrijvingslassen ergens tussen 900 en 1300 Celsius.

Inertielassen: is het hetzelfde als wrijvingslassen?

Velen gebruiken inertielassen en wrijvingslassen als synoniemen. Inertielassen is echter een vorm van wrijvingslassen.

Om precies te zijn is traagheidslassen een vorm van roterend wrijvingslassen. De naam inertielassen dankt het aan de manier waarop de rotatie plaatsvindt.

Bij deze verbindingstechniek wordt een van de werkstukken stationair gehouden terwijl het andere op een spindel is gemonteerd. De spindel wordt gemaakt om bij hoge snelheid te roteren om wrijving tussen de twee metaaloppervlakken op te wekken.

Hier wordt het maximale toerental van de spindel vastgesteld en is gebaseerd op het soort materiaal dat het bevat en de temperatuur die het moet bereiken om de twee stukken aan elkaar te lassen.

Als de spindel het hoogste toerental heeft bereikt, ontkoppelt de aandrijving en wordt het stilstaande werkstuk in het draaiende werkstuk getrust. Het werkstuk blijft uit zichzelf draaien door de traagheidskracht die het gevolg is van de kinetische energie.

Wat zijn de voordelen van wrijvingslassen?

Niet alle lastechnieken zorgen voor dezelfde verbindingsresultaten. Daarom wordt het soort las gekozen op basis van de eigenschappen die door het lasproces aan de verbinding worden verleend.

Laten we enkele voordelen van het wrijvingslassen bespreken:

Maakt het verbinden van ongelijksoortige metalen mogelijk: Een van de belangrijkste voordelen van wrijvingslassen is dat het kan worden gebruikt om ongelijke metalen te verbinden.

Enkele van de meest voorkomende bimetaal-wrijvingsverbindingen zijn:

• Aluminium aan staal
• Koper aan aluminium
• Titanium aan koper
• Nikkellegering aan staal

In het algemeen kan elk smeedbaar metaal worden gewrijvingsgelast. Dit geeft meer vrijheid aan de ingenieurs, omdat zij dankzij het wrijvingslassen bimetaalconstructies kunnen maken.

Koper aan aluminium verbindingen worden algemeen beschouwd als niet te smeden, maar met wrijvingslassen is dat wel mogelijk.

Er is geen externe toepassing van warmte of flux: Bij wrijvingslassen is geen externe warmte of flux nodig, waardoor het proces eenvoudig en minder rommelig blijft.

Minimale of geen defecten: Een van de voordelen van lassen in vaste toestand is dat het minimale of geen defecten bevat in vergelijking met smeltlassen. Dezelfde effecten worden overgedragen op wrijvingslassen.

Zeer snel proces: Wrijvingslassen wordt beschouwd als een van de snelste lasmethoden, die tot twee keer of zelfs 100x sneller klokken dan normale fusielassen.

Heeft niet veel oppervlaktevoorbereiding nodig: Bewerkte, gezaagde of geschaafde oppervlakken kunnen met wrijvingslassen worden verbonden. De aanwezigheid van smeermiddelen of oliën is echter niet toegestaan voor optimale lasomstandigheden.

Wrijvingslassen is een overkoepelende term die verschillende soorten lasprocessen omvat. Veel industrieën vertrouwen op wrijvingslassen om anders onhandelbare verbindingen te maken.

Het is snel, efficiënt, en een van de meest populaire opties als het gaat om lassen in vaste toestand.