هناك مجموعة متنوعة من طرق اللحام. من بينها عملية غريبة مثل لحام التحريك الاحتكاكي. السمة المميزة لها هي عدم وجود المواد الاستهلاكية مثل الأقطاب الكهربائية ، وأسلاك اللحام ، وغازات التدريع. طريقة مطورة حديثًا تحظى بقبول واسع النطاق
تاريخ المظهر
بدأ تاريخ لحام الدمج الاحتكاكي (FSW) في عام 1991. لقد كان تطورًا مبتكرًا لمعهد اللحام البريطاني (TWI). بعد بضع سنوات ، تم استخدام التكنولوجيا في بناء الطائرات والسفن.
أول الشركات التي أدخلت التكنولوجيا الجديدة في الإنتاج كانت النرويجية البحرية للألمنيوم وشركة بوينج الأمريكية. لقد استخدموا معدات اللحام من اهتمام ESAB ، والمتخصصة في التطورات في مجال اللحام بالاحتكاك الدوراني (PCT) ، في مؤسساتهم.
منذ عام 2003 ، دأبت الشركة على البحث باستمرار عن إمكانيات اللحام بتقليب الاحتكاك. على سبيل المثال ، كان هناكتم تطوير طرق لحام سبائك الألمنيوم وتعديلاتها والتي تستخدم في صناعة الطائرات والسفن وحاويات السكك الحديدية.
في صناعة الطائرات ، وجد أنه من الممكن استبدال الوصلات المبرشمة بأخرى ملحومة. علاوة على ذلك ، فإن سرعة اللحام بطريقة FSW تتجاوز بشكل كبير سرعة القوس الكهربائي. يمكن تشكيل لحام بطول 6 أمتار في دقيقة واحدة ، بينما سرعة اللحام التقليدية هي فقط 0.8-2 م / دقيقة لسمك جزء 0.5 سم.
جوهر العملية
يحدث الربط المعدني بسبب التسخين في منطقة اللحام بطريقة الاحتكاك. أداة اللحام الرئيسية لحام الدمج الاحتكاكي هي قضيب معدني ، يتكون من نصفين: طوق وكتف.
مع الجزء البارز ، يتم غمر القضيب الدوار في المادة ، مما يتسبب في تسخين قوي. العرض محدود بالكتف ، ولا يسمح بقطع الشغل بالمرور. في منطقة التسخين ، تزيد المادة من اللدونة بشكل كبير ، وتشكل كتلة واحدة بالضغط عليها من الكتف.
الخطوة التالية هي حركة القضيب على طول المنطقة الملحومة. بالمضي قدمًا ، يمزج الكتف الكتلة المعدنية الساخنة ، والتي تشكل بعد التبريد اتصالًا قويًا.
ما الذي يؤثر على جودة STP
لحام الدمج الاحتكاكي عملية تتطور باستمرار. ولكن يوجد الآن بالفعل العديد من المعلمات التي تؤثر على جودة الاتصال:
- القوة الناتجة عن الأداة.
- معدل التغذيةرأس اللحام.
- قيمة الكتف
- السرعة المحيطية لدوران القضيب.
- زاوية الميل
- قوة تغذية القضيب.
يتيح لك التلاعب في خصائص اللحام تحقيق اتصال المعادن غير المتشابهة. على سبيل المثال ، الألومنيوم والليثيوم. يمكن أن يعمل الليثيوم ، نظرًا لكثافته المنخفضة وقوته العالية ، كعنصر من مكونات سبائك الألومنيوم ، مما يسمح باستخدام هذه التكنولوجيا في صناعة الطيران.
يمكن لحام الدمج الاحتكاكي أن يحل بسهولة محل الطرق ، والختم ، والصب ، عند استخدامها لإنتاج أجزاء من معادن يصعب مطابقتها. على سبيل المثال ، الفولاذ بهيكل الأوستينيت والبرليت ، والفولاذ المصنوع من الألومنيوم أو البرونز.
في أي المجالات يتم استخدامها
الصناعات مثل صناعة السيارات تعمل باستمرار على كيفية زيادة خصائص قوة المنتج مع تقليل وزنه. في هذا الصدد ، هناك إدخال مستمر لمواد جديدة كانت غير معهود في السابق بسبب تعقيد المعالجة. على نحو متزايد ، العناصر الهيكلية مثل الهياكل الفرعية وأحيانًا الأجسام بأكملها مصنوعة من الألومنيوم أو مزيج من الألومنيوم.
وهكذا ، في عام 2012 ، طبقت شركة هوندا التصنيع الإضافي ولحام التحريك الاحتكاكي لإنتاج هياكل فرعية لسياراتها. قدموا مزيجًا من الفولاذ والألمنيوم.
قد يحدث احتراق للصفائح المعدنية أثناء إنتاج لحام الجسم من الألومنيوم. هذا النقص محروم من STP. إلى جانب ذلكيتم تقليل استهلاك الكهرباء بمقدار 1.5-2 مرات ، ويتم تقليل تكلفة المواد الاستهلاكية مثل سلك اللحام وغازات التدريع.
إلى جانب إنتاج السيارات ، يتم استخدام STP في المجالات التالية:
- صناعة البناء: دعامات دعم الألمنيوم ، جسر يمتد
- النقل بالسكك الحديدية: إطارات ، عربات ذات عجلات ، عربات.
- بناء السفن: الحواجز ، العناصر الهيكلية
- الطائرات: خزانات الوقود ، أجزاء جسم الطائرة.
- الصناعات الغذائية: حاويات متنوعة للمنتجات السائلة (حليب ، بيرة).
- الإنتاج الكهربائي: أغطية المحرك ، الهوائيات المكافئة.
بالإضافة إلى سبائك الألومنيوم ، يتم استخدام لحام الدمج الاحتكاكي للحصول على مركبات النحاس ، على سبيل المثال ، في إنتاج الحاويات النحاسية للتخلص من الوقود المشع المستهلك.
فوائد STP
أتاحت دراسة FSW تحديد أوضاع اللحام عند الانضمام إلى مجموعات مختلفة من السبائك. على الرغم من حقيقة أنه تم تطوير FSW مبدئيًا للعمل مع المعادن ذات نقطة انصهار منخفضة ، مثل الألومنيوم (660 درجة مئوية) ، فقد بدأ فيما بعد استخدامه للانضمام إلى النيكل (1455 درجة مئوية) ، والتيتانيوم (1670 درجة مئوية) ، والحديد (1538 درجة مئوية).
تظهر الأبحاث أن اللحام الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة يتوافق تمامًا في هيكله مع معدن الأجزاء المراد لحامها وله مؤشرات قوة أعلى وتكاليف عمالة أقل وتشوه بقايا منخفضة.
صحيحيضمن وضع اللحام المحدد توافق مادة اللحام والمعدن الذي يتم لحامه وفقًا للمؤشرات التالية:
- قوة التعب:
- قوة الانحناء والشد ؛
- المتانة
مزايا على أنواع اللحام الأخرى
STP لها العديد من المزايا. من بينها:
- غير سام. على عكس الأصناف الأخرى ، لا يوجد احتراق للقوس الكهربائي ، بسبب تبخر المعدن المنصهر في منطقة اللحام.
- زيادة سرعة تشكيل التماس ، مما يؤدي إلى أوقات دورات أسرع.
- تقليل تكاليف الطاقة بمقدار النصف
- لا حاجة لمزيد من المعالجة للحام. تشكل أداة التحريك الاحتكاك لحامًا مثاليًا دون الحاجة إلى التجريد.
- لا حاجة للمواد الاستهلاكية الإضافية (سلك لحام ، غازات صناعية ، تدفقات).
- إمكانية الحصول على وصلات معدنية غير متوفرة لأنواع اللحام الأخرى.
- لا يلزم تحضير خاص لحواف اللحام ، باستثناء التنظيف وإزالة الشحوم.
- الحصول على هيكل لحام متجانس بدون مسام ، مما ينتج عنه مراقبة أسهل للجودة ، والتي يتم تنظيمها من أجل لحام التقليب الاحتكاكي GOST R ISO 857-1-2009.
كيف يتم فحص جودة اللحام
يتم فحص جودة اللحام بنوعين من التحكم. الأول ينطوي على تدمير النموذج الأولي الناتج عناتصال من جزأين. والثاني يسمح بالتحقق دون تدمير. يتم استخدام طرق مثل التحكم البصري وفحص قياس السمع. يساعد على تحديد وجود المسام والشوائب غير المتجانسة التي تحط من خصائص التماس. نتائج التحكم في الصوت عبارة عن رسم بياني يوضح الأماكن التي ينحرف فيها الصدى الصوتي عن القاعدة.
عيوب الطريقة
مع العديد من المزايا ، فإن طريقة اللحام بالاحتكاك لها عيوب مصاحبة:
- قلة الحركة. يتضمن STP توصيل الأجزاء الثابتة المثبتة بشكل صارم في الفضاء. هذا يفرض خصائص معينة على معدات اللحام الدمج الاحتكاكي ، مثل عدم الحركة.
- براعة منخفضة. يتم تكوين المعدات الضخمة لأداء نفس النوع من العمليات. في هذا الصدد ، تم تصميم أجهزة اللحام لأداء مهام محددة. على سبيل المثال ، من أجل لحام الجدران الجانبية للسيارة على ناقل ، وليس لأي شيء آخر.
- خط اللحام له هيكل شعاعي. في هذا الصدد ، مع بعض أنواع التشوه أو عند تشغيل الجزء في بيئة عدوانية ، قد يتراكم إجهاد اللحام.
أصناف من STP وفقًا لمبدأ العمل
يمكن تقسيم عمليات اللحام القائمة على الاحتكاك إلى عدة أنواع:
- احتكاك خطي. جوهر الطريقة هو الحصول على اتصال دائم ليس نتيجة لعمل طرف دوار ، ولكن بسبب حركة الأجزاء بالنسبة لبعضها البعض. يتصرفون على السطح عند نقطة الاتصال ، ويخلقونالاحتكاك وبالتالي ارتفاع درجات الحرارة. تحت الضغط ، يتم صهر الأجزاء المجاورة ، ويتم تشكيل وصلة ملحومة.
- اللحام الشعاعي. تستخدم هذه الطريقة لإنتاج الحاويات ذات القطر الكبير وخزانات السكك الحديدية. يتلخص الأمر في حقيقة أن مفاصل الأجزاء يتم تسخينها بواسطة حلقة دوارة ترتدي من الخارج. عن طريق الاحتكاك ، يتسبب في درجة حرارة قريبة من نقطة الانصهار. مثال على مؤسسة تستخدم هذه التكنولوجيا هي Sespel ، الشركة المصنعة لسيارات الخزان Cheboksary. يستهلك لحام الدمج الاحتكاكي الجزء الأكبر من أعمال اللحام.
- لحام مسمار. هذا التنوع يحل محل اتصال البرشام. يستخدم هذا النوع للوصلات المتداخلة. يقوم الدبوس الدوار عند نقطة التلامس بتسخين الأجزاء المراد لحامها. من درجة الحرارة المرتفعة يحدث الذوبان ويخترق الدبوس الداخل. يؤدي التبريد إلى إنشاء اتصال دائم قوي.
أصناف من STP حسب مستوى الصعوبة
يمكن تقسيم عمليات اللحام التي يتم إجراؤها باستخدام الاحتكاك إلى مستوية وحجمية. الفرق الرئيسي بين هذه الأصناف هو أنه في الحالة الأولى ، يتم تشكيل اللحام في مساحة ثنائية الأبعاد ، وفي الحالة الثانية - في مساحة ثلاثية الأبعاد.
وبالتالي ، بالنسبة للوصلات المستوية ، طورت الشركة المصنعة لمعدات اللحام ESAB آلة LEGIO ثنائية الأبعاد. إنه نظام لحام احتكاك قابل للتخصيص لمختلف المعادن غير الحديدية. مجموعات أحجام مختلفةتسمح لك المعدات بلحام الأجزاء ذات الأحجام الصغيرة والكبيرة. وفقًا للعلامات ، تحتوي معدات LEGIO على العديد من التخطيطات ، والتي تختلف في عدد رؤوس اللحام ، والقدرة على اللحام في عدة اتجاهات محورية.
هناك روبوتات ثلاثية الأبعاد لوظائف اللحام ذات المواضع المعقدة في الفضاء. يتم تثبيت هذه الأجهزة على ناقلات السيارات ، حيث يلزم اللحامات ذات التكوين المعقد. أحد الأمثلة على هذه الروبوتات هو Rosio من ESAB.
الخلاصة
يقارن STP بشكل إيجابي مع أنواع اللحام التقليدية. لا يعد استخدامه على نطاق واسع بفوائد اقتصادية فحسب ، بل يعد أيضًا بالحفاظ على صحة الأشخاص العاملين في الإنتاج.
