Sudarea prin frecare: Proces, tipuri și avantaje

Sudarea prin frecare, după cum sugerează și numele, folosește frecare pentru a suda îmbinările. Nu există căldură externă care să fie aplicată în procesul de îmbinare.

În consecință, sudarea prin frecare nu este un proces de sudare prin fuziune, ci un proces de sudare în stare solidă în care îmbinarea rezultată este adesea la fel de rezistentă ca și metalul de bază. Această tehnică de sudare este utilizată în mai multe industrii pentru a îmbina piese.

Să intrăm în detalii despre cum funcționează această tehnică și beneficiile ei.

RELATĂ: SUDAREA LASER: TIPURI, AVANTAJE ȘI APLICAȚII

Dacă vă frecați palmele una de alta, veți observa că palmele se vor încălzi. Pe măsură ce creșteți și mai mult presiunea și viteza, veți începe să vă simțiți mai cald.

Același principiu de generare a căldurii prin frecare este folosit în sudarea prin frecare, unde piesele metalice sunt făcute să se frece una de alta la o viteză și o presiune extrem de mari.

Această interacțiune dintre cele două suprafețe are ca rezultat frecarea mecanică. Chiar dacă cele două materiale care urmează să fie sudate împreună pot părea netede cu ochiul liber, există neregularități la nivel microscopic. Aceste neregularități sunt suficiente pentru a genera frecare între suprafețele lor.

Când două materiale sunt supuse sudării prin frecare, mișcarea relativă dintre ele și presiunea aplicată asupra lor generează căldură în punctele de contact. Pe măsură ce procesul continuă în continuare, generarea de căldură crește și ea, iar cele două materiale vor începe să devină vâscoase în punctele de contact.

Din nou, mișcarea dintre cele două favorizează amestecul celor două părți în punctele lor de contact, creând o legătură sau o sudură.

Diferite tipuri de sudare prin frecare

Care proces de sudare care folosește frecarea ca modalitate de creare a legăturii poate fi numit sudare prin frecare. Cu toate acestea, există în mod fundamental patru tipuri de procese de sudare prin frecare.

Să trecem în revistă pe scurt fiecare dintre ele pentru a înțelege diferențele subtile dintre ele.

Sudare prin frecare rotativă: Dintre cele două materiale, unul este rotit pe suprafața celuilalt acolo unde este necesară sudarea. Procesul utilizează forța axială de compresie și vitezele mari de rotație.

Această combinație determină plasticizarea celor două materiale, ducând în cele din urmă la o legătură între cele două.

Sudarea prin frecare liniară: În acest tip de sudare prin frecare, unul dintre materiale oscilează în raport cu celălalt la viteze mari, cu forțe de compresiune mari, într-o mișcare de reciprocitate. Căldura rezultată, generată la nivelul suprafețelor, determină plasticizarea metalului, iar oxizii sau impuritățile de la nivelul suprafeței sunt arse sau expulzate lateral.

Sudare prin frecare prin agitare: Sudarea prin frecare-agitare utilizează o unealtă specială cu un umăr cilindric și un știft profilat pentru a crea suduri. Pinul se deplasează de-a lungul cusăturii celor două piese de prelucrat până când umărul se sprijină pe cusătură.

Scula se rotește apoi unde frecarea dintre umăr și cusătură înmoaie metalul. Tija profilată se deplasează liniar pe linia cusăturii agitând metalul moale și creând o legătură în acest proces.

Sudare prin frecare prin puncte: Sudarea pe puncte prin frecare-agitare este unul dintre tipurile de sudare prin frecare-agitare cu o diferență majoră.

În sudarea prin frecare-agitare, scula este deplasată de-a lungul cusăturii pieselor de prelucrat. Cu toate acestea, în sudarea prin frecare-agitare pe puncte, scula este rotită într-un punct și nu este deplasată.

Se rotește și creează o sudură, iar scula este ridicată, creând o gaură de ieșire în care a fost injectat știftul profilat.

Viteza cu care are loc mișcarea relativă și presiunea aplicată pe piesele de prelucrat depinde de magnitudinea căldurii necesare pentru a crea sudură între cele două piese metalice. Pentru oțel, sudarea prin frecare generează între 900 și 1300 de grade Celsius.

Sudarea prin inerție: este același lucru cu sudarea prin frecare?

Mulți folosesc ca sinonime sudarea prin inerție și sudarea prin frecare. Cu toate acestea, sudarea prin inerție este un tip de sudare prin frecare.

Pentru a fi mai precis, sudarea prin inerție este un tip de sudare prin frecare rotativă. Ea primește numele de sudare prin inerție de la modul în care are loc rotația.

În această tehnică de îmbinare, una dintre piesele de lucru este menținută staționară în timp ce cealaltă este montată pe un ax. Fusul este pus să se rotească la viteză mare pentru a genera frecare între cele două suprafețe metalice.

În acest caz, turația maximă a arborelui este fixată și se bazează pe tipul de material pe care îl deține și pe temperatura pe care trebuie să o atingă pentru a suda cele două piese împreună.

După ce fusul atinge turația maximă, transmisia se decuplează și piesa staționară este încredințată în piesa rotativă. Piesa continuă să se rotească de una singură datorită forței de inerție rezultate din energia cinetică.

Care sunt avantajele sudării prin frecare?

Nu toate tehnicile de sudare asigură aceleași rezultate de îmbinare. De aceea, tipul de sudură se alege în funcție de proprietățile conferite îmbinării prin procedeul de sudare.

Să discutăm câteva dintre avantajele utilizării sudării prin frecare:

Permite îmbinarea unor metale diferite: Unul dintre avantajele majore ale sudării prin frecare este că poate fi utilizată pentru a îmbina metale diferite.

Câteva dintre îmbinările bimetalice comune prin frecare sunt:

• Aluminiu la oțel
• Cupru la aluminiu
• Titaniu la cupru
• Alegat de nichel la oțel

De regulă, orice metal forjabil poate fi sudat prin frecare. Acest lucru oferă mai multă libertate inginerilor, deoarece aceștia pot crea structuri bimetalice datorită sudării prin frecare.

Joncțiunile dintre cupru și aluminiu sunt considerate în mod obișnuit ca fiind imposibil de sudat, dar cu ajutorul sudării prin frecare, acest lucru este posibil.

Nu există o aplicare externă de căldură sau flux: Sudarea prin frecare nu necesită nicio aplicație externă de căldură sau flux, menținând procesul ușor și mai puțin murdar.

Defecte minime sau inexistente: Unul dintre avantajele sudării în stare solidă este că aceasta conține defecte minime sau inexistente în comparație cu sudarea prin fuziune. Aceleași efecte sunt preluate și la sudarea prin frecare.

Proces foarte rapid: Sudarea prin frecare este considerată una dintre cele mai rapide metode de sudare, fiind de două sau chiar de 100 de ori mai rapidă decât sudurile normale prin fuziune.

Nu are nevoie de multă pregătire a suprafeței: Suprafețele prelucrate, tăiate cu ferăstrăul sau forfecate pot fi îmbinate cu ajutorul sudării prin frecare. Cu toate acestea, prezența lubrifianților sau a uleiurilor nu este permisă pentru condiții optime de sudare.

Sudarea prin frecare este un termen generic care cuprinde mai multe tipuri de procese de sudare. Multe industrii se bazează pe sudarea prin frecare pentru a crea îmbinări altfel imposibil de sudat.

Este rapidă, eficientă și una dintre cele mai populare opțiuni atunci când vine vorba de sudarea în stare solidă.

.