Kitkahitsaus on painehitsauksen tyyppi (kutsutaan usein "hitsaukseksi ilman sulamista"), jossa kuumennus tapahtuu kitkalla , joka aiheutuu - tämän menetelmän perusversiossa - yhden osan liikkeestä (pyörimisestä) hitsattavaksi. Kitkahitsausta käytetään erilaisten metallien ja kestomuovien liittämiseen lento- ja autoteollisuudessa . On huomattava, että lopullinen liitos muodostuu prosessin loppuvaiheessa, kun taontavoimaa kohdistetaan jo liikkumattomiin näytteisiin.
Hitsausliitoksen muodostusprosessi sisältää seuraavat vaiheet:
Kitkahitsaukseen liittyy prosessi, jossa yhteen hitsattavaan osaan syötetty mekaaninen energia muunnetaan lämmöksi ; tässä tapauksessa lämmön muodostuminen tapahtuu suoraan tulevan yhteyden paikassa. Lämpöä voi vapautua, kun yksi osa pyörii suhteessa toiseen tai osien väliin. Samaan aikaan osia puristetaan jatkuvasti tai kasvavalla paineella ajan myötä . Hitsaus päättyy vetoon ja nopeaan pyörimisen pysähtymiseen. Saumavyöhykkeellä tapahtuu hitsauksen aikana seuraavia prosesseja: hitsattavien työkappaleiden pyörimistaajuuden kasvaessa puristuspaineen vaikutuksesta kosketuspinnat limittyvät ja niillä alkutilassa olevat rasva- ja oksidikalvot tuhoutuvat. ; rajakitka väistyy kuivakitkalle, erilliset mikroulokkeet joutuvat kosketuksiin, ne deformoituvat ja muodostuu nuoria alueita, joissa on pintaatomien tyydyttymättömiä sidoksia, joiden väliin muodostuu välittömästi metallisidoksia , jotka tuhoutuvat välittömästi pintojen suhteellisen liikkeen vuoksi [ 1] .
Kitkahitsauksen käytännön käyttö sai alkunsa uudistajasorvaajan A. I. Chudikovin (1956) kokeista, jotka kehitettiin VNIIESOn (Neuvostoliitto) teoksissa. Nämä työt antoivat sysäyksen kitkahitsaustutkimuksen aloittamiselle USA:ssa, Japanissa, Isossa-Britanniassa, Saksassa ja muissa maissa. Vuosina 1960-1990 kitkahitsausta tutkittiin intensiivisesti ja otettiin teollisuuteen sekä Neuvostoliitossa että muissa maailman maissa [2] .
Kitkahitsauksen muunnelma on rotaatiohitsaus , menetelmä, jossa kitkaa syntyy pyörittämällä yhtä hitsattavaa osaa.
Welding Institute of Technology (TWI, UK) kehitti vuonna 1991 ja patentoi kitkasekoitusmenetelmän (FSW) saman vuoden joulukuussa [3] . Aluksi menetelmää (tunnetaan kuitenkin jo aikaisemmin: se patentoitiin Neuvostoliitossa jo vuonna 1967) sovellettiin alumiinista ja alumiiniseoksista valmistettuihin levyihin [4] [5] . Tällä hetkellä tätä menetelmää käytetään alumiinista, titaanista , magnesiumista ja joistakin muista seoksista valmistettujen valssattujen levyjen (mukaan lukien ne, joita on vaikea tai mahdoton hitsata kaarihitsauksella ), teräsaihioiden , polymeerien ja komposiittien hitsaukseen . On mahdollista hitsata lähes kaikkia metalleja ja seoksia, joiden sulamispiste on jopa 1800 °C, ja on myös mahdollista liittää osia erilaisista metalleista [6] [7] .
Tässä menetelmässä hitsaustyökalun roolissa käytetään tankoa, joka koostuu paksunnetusta osasta (tukiolake tai olake) ja ulkonevasta osasta (kärki). Työkalun mitat valitaan ottaen huomioon hitsattavien osien paksuus ja materiaali; tässä tapauksessa kärjen pituuden tulee vastata suunnilleen hitsattavan osan paksuutta ja tukiolakkeen halkaisija voi yleensä vaihdella 1,2-25 mm [8] [9] . Hitsattaessa nopeasti pyörivä työkalu upotetaan hitsattavien osien liitokseen hitaasti noin liitettävien reunojen paksuuden verran syvyyteen, minkä jälkeen työkalua siirretään liitosviivaa pitkin. Samaan aikaan tukiolake painaa voimakkaasti reunojen pintaa, jonka materiaali kuumenee sisäisen kitkan vuoksi ja joutuu plastiseen muodonmuutokseen , ja muovivirtausvyöhykkeellä on pitkänomainen muoto; samanaikaisesti pyörivä kärki saa aikaan materiaalin sekoittumisen ja sen puristamisen työkalun takana vapautuvaan tilaan [5] [10] . Tilavuutta, johon hitsaus muodostuu, rajoittaa ylhäältä tukikauluksella. Hitsausprosessin päätyttyä työkalu poistetaan liitoksesta [8] .
Tuloksena olevan hitsin rakenne osoittautuu epäsymmetriseksi, joten hitsausliitoksen poikkileikkauksessa erotetaan iskun puoli, jolla työkalun pyörimissuunta on sama kuin hitsaussuunta ja päinvastainen. puoli - perääntymisen puoli [4] . Kun hitsaustyökalu liikkuu saumaa pitkin, työkalun akseli poikkeaa hieman hitsaustason kohtisuorasta: tukikauluksen tulee koskettaa hitsattavien osien reunoja koko työpinnalla, muuten, jos kaltevuuskulma on on liian suuri, hitsin jatkuvuus sen juuressa voi katketa tunnelivian muodostuessa. Työkalua liikutettaessa on suositeltavaa säilyttää pieni (1,5 - 4,5°) kaltevuus hitsaussuuntaan [5] . Kitkasekoitushitsauksen prosessia kuvaavat pääparametrit ovat: hitsausnopeus, työkalun pyörimistaajuus, työkalun puristamisesta ja siirtämisestä aiheutuvat voimat, työkalun mitat ja sen kaltevuuskulma. Tässä tapauksessa puristus- ja liikevoimat riippuvat hitsattavien osien materiaalista, paksuudesta ja hitsausnopeudesta [8] [9] .
Koska kitkasekoitushitsauksessa materiaalien liittäminen tapahtuu ilman sulamista (kiinteässä faasissa), tällä hitsausmenetelmällä on useita etuja: täyteaineita ja suojakaasuja ei käytetä ; sulan metallin roiskumista ja haitallisten kaasujen ja savun vapautumista ei tapahdu; hitsille on ominaista korkea lujuus , hieno raekoko ja huokoisuuden puuttuminen; ei tarvetta reunojen alustavaan puhdistamiseen (koska oksidikalvo poistetaan kitkan aikana); hitsimateriaalin jäännösjännitykset ovat pieniä. Energiankulutus kitkasekoitushitsauksessa on 2–5 kertaa pienempi kuin kaari- ja vastushitsauksessa [ 5] .
| Hitsaus | |
|---|---|
| Terminologia | |
| Sähkökaari | |
| painehitsaus | |
| kosketushitsaus | |
| Muut hitsaustyypit | |
| Metallin hitsaus | |
| Ei-metallien hitsaus | |
| Varusteet ja varusteet | |
| Ammattijärjestöt | |
| Ammattimaiset versiot | |
| Ammattitaudit | |