Дәнекерлеу әдістерінің алуан түрлілігі бар. Олардың арасында үйкеліс араластырғыш дәнекерлеу сияқты экзотикалық процесс бар. Оның айрықша ерекшелігі - электродтар, дәнекерлеу сымы, қорғаныс газдары сияқты шығын материалдарының болмауы. Жаңадан әзірленген әдіс кеңінен қабылдануда.
Пайдалану тарихы
Фрикционды араластырғыш дәнекерлеудің (FSW) тарихы 1991 жылы басталды. Бұл Британдық дәнекерлеу институтының (TWI) инновациялық дамуы болды. Бірнеше жылдан кейін бұл технология ұшақтар мен кемелердің құрылысында қолданылды.
Жаңа технологияны өндіріске алғаш енгізген компаниялар Норвегиялық теңіз алюминийі мен американдық Боинг болды. Олар өз кәсіпорындарында айналмалы үйкеліс дәнекерлеу (РСТ) саласындағы әзірлемелерге маманданған ESAB концернінің дәнекерлеу жабдығын пайдаланды.
2003 жылдан бері компания үйкеліс араластырғыш дәнекерлеу мүмкіндіктерін үздіксіз зерттеп келеді. Мысалы, болдыұшақтардың, кемелердің және темір жол контейнерлерінің құрылысында қолданылатын алюминий қорытпаларын және олардың модификацияларын дәнекерлеу әдістері әзірленді.
Ұшақ өнеркәсібінде тойтарма қосылыстарды дәнекерленген қосылыстарға ауыстыру мүмкін болды. Сонымен қатар, FSW әдісімен дәнекерлеу жылдамдығы электр доғасының жылдамдығынан айтарлықтай асып түседі. Ұзындығы 6 м болатын дәнекерлеуді бір минутта жасауға болады, ал кәдімгі дәнекерлеу жылдамдығы 0,5 см қалыңдығы үшін небәрі 0,8-2 м/мин болады.
Процестің мәні
Металлдың қосылуы дәнекерлеу аймағындағы үйкеліс әдісімен қыздыру нәтижесінде пайда болады. Фрикционды араластырғыш дәнекерлеудің негізгі дәнекерлеу құралы екі жартыдан тұратын металл өзек болып табылады: жаға және иық.
Шығыңқы бөлігімен айналмалы өзек материалға батырылады, бұл қатты қызуды тудырады. Оның жеткізілімі иықпен шектеледі, дайындаманы дәнекерлеуге мүмкіндік бермейді. Жылыту аймағында материал икемділігін айтарлықтай арттырады және иықпен басылғанда біртұтас массаны құрайды.
Келесі қадам дәнекерленген аймақ бойымен штанганың қозғалысы болып табылады. Алға қарай иық қыздырылған металл массасын араластырады, ол салқындағаннан кейін күшті байланыс жасайды.
STP сапасына не әсер етеді
Фрикционды араластырғыш дәнекерлеу – үнемі дамып отыратын процесс. Бірақ қазірдің өзінде қосылым сапасына әсер ететін бірнеше параметрлер бар:
- Құрал арқылы жасалған күш.
- Арна жылдамдығыдәнекерлеу басы.
- Иық мәні.
- Шыбықтың айналу жылдамдығы.
- Еңкейту бұрышы.
- Таяқтың беру күші.
Дәнекерлеу сипаттамаларын манипуляциялау әртүрлі металдардың қосылуына қол жеткізуге мүмкіндік береді. Мысалы, алюминий және литий. Төмен тығыздық пен жоғары беріктікке байланысты литий алюминий қорытпасының бөлшектерінің легирленген құрамдас бөлігі ретінде әрекет ете алады, бұл бұл технологияны аэроғарыш өнеркәсібінде пайдалануға мүмкіндік береді.
Фрикционды араластырғыш дәнекерлеу соғуды, штамптауды, құюды оңай алмастыра алады, олар қиын металдардан бөлшектерді өндіру үшін қолданылады. Мысалы, аустениттік және перлиттік құрылымды болаттар, алюминийден немесе қоладан жасалған болаттар.
Қандай аймақтарда қолданылады
Автомобиль өнеркәсібі сияқты салалар өнімнің салмағын азайта отырып, оның беріктік қасиеттерін арттыру жолымен үнемі жұмыс істейді. Осыған байланысты өңдеудің күрделілігіне байланысты бұрын тән емес жаңа материалдар үздіксіз енгізілуде. Ішкі жақтаулар және кейде тұтас корпустар сияқты құрылымдық элементтер алюминийден немесе алюминийден жасалған.
Осылайша, 2012 жылы Honda көліктері үшін қосалқы рамаларды өндіру үшін қоспаларды өндіруді және үйкеліс араластырғыш дәнекерлеуді қолданды. Олар болат пен алюминий комбинациясын ұсынды.
Алюминийден корпустың дәнекерленген қосылыстарын өндіру кезінде металл қаңылтырлардың күйіп кетуі мүмкін. Бұл кемшілік ҒТП-дан айырылған. Одан басқаэлектр энергиясын тұтыну 1,5-2 есе азаяды, дәнекерлеу сымы, қорғаныс газдары сияқты шығын материалдарының құны төмендейді.
Автокөлік өндірісінен басқа STP келесі салаларда қолданылады:
- Құрылыс индустриясы: алюминий тірек фермалары, көпір аралығы.
- Темір жол көлігі: рамалар, доңғалақты арбалар, вагондар.
- Кеме жасау: қалқалар, құрылымдық элементтер.
- Ұшақ: жанармай цистерналары, фюзеляж бөліктері.
- Тағам өнеркәсібі: сұйық өнімдерге арналған әртүрлі ыдыстар (сүт, сыра).
- Электр өндірісі: мотор корпустары, параболалық антенналар.
Алюминий қорытпаларынан басқа фрикционды араластырғыш дәнекерлеу мыс қосындыларын алу үшін қолданылады, мысалы, пайдаланылған радиоактивті отынды кәдеге жаратуға арналған мыс ыдыстар өндірісінде.
STP артықшылықтары
ТҚЖ зерттеу қорытпалардың әртүрлі топтарын біріктіру кезінде дәнекерлеу режимдерін таңдауға мүмкіндік берді. Бастапқыда FSW алюминий (660 ° C) сияқты балқу температурасы төмен металдармен жұмыс істеу үшін жасалғанына қарамастан, кейінірек ол никельді (1455 ° C), титанды (1670 ° C), темірді біріктіру үшін қолданыла бастады. (1538 ° C).
Зерттеу көрсеткендей, осылайша алынған дәнекерленген жік өз құрылымы бойынша дәнекерленетін бөлшектердің металына толық сәйкес келеді және беріктік көрсеткіштері жоғары, еңбек шығындары төмен және қалдық деформациясы төмен.
Дұрыстаңдалған дәнекерлеу режимі келесі көрсеткіштер бойынша дәнекерленген материал мен дәнекерленген металдың сәйкестігіне кепілдік береді:
- шаршау күші:
- иілу және созылу беріктігі;
- қаттылық.
Дәнекерлеудің басқа түрлерінен артықшылығы
STP көптеген артықшылықтарға ие. Олардың ішінде:
- Усыз. Басқа сорттардан айырмашылығы, электр доғасының жануы жоқ, соның салдарынан балқытылған металл дәнекерлеу аймағында буланып кетеді.
- Тігіс түзілу жылдамдығы артты, нәтижесінде цикл уақыттары жылдамырақ болады.
- Энергия шығындарын екі есе азайту.
- Дәнекерленген тігісті одан әрі өңдеу қажет емес. Friction Stir құралы аршуды қажет етпестен тамаша дәнекерлеуді жасайды.
- Қосымша шығын материалдарын қажет етпейді (дәнекерлеу сымы, өндірістік газдар, флюстер).
- Дәнекерлеудің басқа түрлерінде жоқ металл қосылыстарын алу мүмкіндігі.
- Тазалау және майсыздандырудан басқа дәнекерлеу жиектерін арнайы дайындау қажет емес.
- Кеуектері жоқ біртекті дәнекерлеу құрылымын алу, нәтижесінде сапаны бақылау оңайырақ, бұл ГОСТ Р ISO 857-1-2009 үйкеліс араластырғыш дәнекерлеу үшін реттеледі.
Дәнекерленген тігістің сапасы қалай тексеріледі
Дәнекерлеу сапасы бақылаудың екі түрімен тексеріледі. Біріншісі нәтижесінде пайда болған прототиптің жойылуын қамтидыекі бөліктің қосылуы. Екіншісі бұзусыз тексеруге мүмкіндік береді. Оптикалық бақылау, аудиометриялық тексеру сияқты әдістер қолданылады. Бұл тігістің сипаттамаларын нашарлататын кеуектер мен біртекті емес қосындылардың болуын анықтауға көмектеседі. Дыбысты басқарудың нәтижелері акустикалық жаңғырық нормадан ауытқыған жерлерді анық көрсететін диаграмма болып табылады.
Әдістің кемшіліктері
Көптеген артықшылықтары бар үйкеліспен дәнекерлеу әдісінің кемшіліктері де бар:
- Ұтқырлықтың болмауы. STP кеңістікте қатаң бекітілген бекітілген бөлшектерді қосуды қамтиды. Бұл фрикционды араластырғыш дәнекерлеу жабдығына қозғалыссыздық сияқты белгілі бір қасиеттерді жүктейді.
- Әмбебаптығы төмен. Көлемді жабдық бірдей операцияларды орындау үшін конфигурацияланған. Осыған байланысты дәнекерлеуге арналған құрылғылар нақты тапсырмаларға арналған. Мысалы, көліктің бүйір қабырғаларын конвейерде дәнекерлеуге арналған, басқа ештеңе үшін.
- Дәнекерлеу тігісі радиалды құрылымға ие. Осыған байланысты, деформацияның белгілі бір түрлерінде немесе бөлік агрессивті ортада жұмыс істегенде, дәнекерлеу тігісінің шаршауы жиналуы мүмкін.
Әрекет принципі бойынша STP сорттары
Үйкеліске негізделген дәнекерлеу процестерін бірнеше түрге бөлуге болады:
- Сызықтық үйкеліс. Әдістің мәні тұрақты қосылымды айналмалы ұштың әрекеті нәтижесінде емес, бөлшектердің бір-біріне қатысты қозғалысының арқасында алу болып табылады. Жанасу нүктесінде бетінде әрекет ете отырып, олар жасайдыүйкеліс және соның салдарынан жоғары температура. Қысым астында іргелес бөліктер балқып, дәнекерленген қосылыс пайда болады.
- Радиалды дәнекерлеу. Бұл әдіс үлкен диаметрлі контейнерлерді, темір жол цистерналарын өндіру үшін қолданылады. Бөлшектердің буындары сыртынан киінген айналмалы сақинамен жылытылатынына дейін қайнатылады. Үйкеліс арқылы ол балқу температурасына жақын температураны тудырады. Бұл технологияны қолданатын кәсіпорынның мысалы ретінде Чебоксары автоцистерналарын өндіруші Сеспелді келтіруге болады. Үйкеліс араластырғыш дәнекерлеу дәнекерлеу жұмысының негізгі бөлігін алады.
- Шпилька дәнекерлеу. Бұл әртүрлілік тойтарма байланысын ауыстырады. Бұл түрі қабаттасатын қосылымдар үшін қолданылады. Байланыс нүктесіндегі айналмалы түйреуіш дәнекерленген бөлшектерді қыздырады. Жоғары температурадан балқу пайда болады, ал түйреуіш ішке енеді. Салқындату кезінде ол күшті тұрақты байланыс жасайды.
Қиындық деңгейі бойынша STP түрлері
Үйкеліс күші арқылы орындалатын дәнекерлеу операцияларын жазық және көлемдік деп бөлуге болады. Бұл сорттардың негізгі айырмашылығы бірінші жағдайда дәнекерлеу екі өлшемді кеңістікте, ал екіншісінде үш өлшемді кеңістікте қалыптасады.
Осылайша, жазық қосылыстар үшін дәнекерлеу жабдығын өндіруші ESAB 2D LEGIO машинасын жасады. Бұл түрлі түсті металдар үшін теңшелетін үйкеліс араластырғыш дәнекерлеу жүйесі. Әр түрлі өлшем топтарыжабдық шағын және үлкен өлшемдегі бөлшектерді дәнекерлеуге мүмкіндік береді. Таңбаға сәйкес LEGIO жабдығында дәнекерлеу бастиектерінің санымен, бірнеше осьтік бағытта дәнекерлеу мүмкіндігімен ерекшеленетін бірнеше орналасу бар.
Ғарыштағы күрделі позициялары бар жұмыстарды дәнекерлеуге арналған 3D роботтары бар. Мұндай құрылғылар күрделі конфигурацияның дәнекерлеуі қажет болатын автомобиль конвейерлерінде орнатылады. Мұндай роботтардың бір мысалы - ESAB компаниясының Rosio.
Қорытынды
STP дәстүрлі дәнекерлеу түрлерімен жақсы салыстырылады. Оны кеңінен қолдану тек экономикалық пайданы ғана емес, сонымен қатар өндірісте жұмыс істейтін адамдардың денсаулығын сақтауға уәде береді.
