Terdapat pelbagai jenis kaedah kimpalan. Antaranya ialah proses eksotik seperti kimpalan kacau geseran. Ciri membezakannya ialah ketiadaan bahan habis pakai seperti elektrod, wayar kimpalan, gas pelindung. Kaedah yang baru dibangunkan mendapat penerimaan meluas.
Sejarah Penampilan
Sejarah kimpalan kacau geseran (FSW) bermula pada tahun 1991. Ia merupakan pembangunan inovatif Institut Kimpalan British (TWI). Beberapa tahun kemudian, teknologi itu digunakan dalam pembinaan pesawat dan kapal.
Syarikat pertama yang mengeluarkan teknologi baharu itu ialah Norwegian Marine Aluminium dan Boeing Amerika. Mereka menggunakan peralatan kimpalan daripada kebimbangan ESAB, yang pakar dalam pembangunan dalam bidang kimpalan geseran putaran (PCT), dalam perusahaan mereka.
Sejak tahun 2003, syarikat telah terus menyelidik kemungkinan kimpalan kacau geseran. Sebagai contoh, terdapatkaedah telah dibangunkan untuk mengimpal aloi aluminium dan pengubahsuaiannya, yang digunakan dalam pembinaan pesawat, kapal dan kontena kereta api.
Dalam industri pesawat, didapati boleh menggantikan sambungan rivet dengan yang dikimpal. Selain itu, kelajuan kimpalan dengan kaedah FSW dengan ketara melebihi kelajuan arka elektrik. Kimpalan sepanjang 6m boleh dibentuk dalam satu minit, manakala kelajuan kimpalan konvensional hanya 0.8-2m/min untuk ketebalan bahagian 0.5cm.
Intipati proses
Cantuman logam berlaku disebabkan oleh pemanasan di zon kimpalan dengan kaedah geseran. Alat kimpalan utama kimpalan kacau geseran ialah rod logam, terdiri daripada dua bahagian: kolar dan bahu.
Dengan bahagiannya yang menonjol, rod berputar direndam dalam bahan, menyebabkan pemanasan yang kuat. Bekalannya dihadkan oleh bahu, tidak membenarkan bahan kerja dikimpal melaluinya. Dalam zon pemanasan, bahan meningkatkan keplastikannya dengan ketara dan, ditekan ke bawah oleh bahu, membentuk satu jisim.
Langkah seterusnya ialah pergerakan rod di sepanjang zon yang dikimpal. Melangkah ke hadapan, bahu mencampurkan jisim logam yang dipanaskan, yang, selepas disejukkan, membentuk sambungan yang kuat.
Apa yang mempengaruhi kualiti STP
Kimpalan kacau geseran ialah proses yang sentiasa berubah. Tetapi kini terdapat beberapa parameter yang mempengaruhi kualiti sambungan:
- Daya yang dihasilkan oleh alat.
- Kadar suapankepala kimpalan.
- Nilai bahu.
- Kelajuan lilitan putaran rod.
- Sudut condong.
- Kuasa suapan joran.
Manipulasi ciri-ciri kimpalan membolehkan anda mencapai sambungan logam yang tidak serupa. Contohnya, aluminium dan litium. Litium, kerana ketumpatannya yang rendah dan kekuatan tinggi, boleh bertindak sebagai komponen pengaloian bahagian aloi aluminium, yang membolehkan teknologi ini digunakan dalam industri aeroangkasa.
Kimpalan kacau geseran dengan mudah boleh menggantikan penempaan, pengecapan, tuangan, apabila ia digunakan untuk menghasilkan bahagian daripada logam yang sukar dipadankan. Contohnya, keluli dengan struktur austenit dan perlit, keluli diperbuat daripada aluminium atau gangsa.
Di kawasan yang digunakan
Industri seperti industri automotif sentiasa berusaha untuk meningkatkan sifat kekuatan produk sambil mengurangkan beratnya. Dalam hal ini, terdapat pengenalan berterusan bahan-bahan baru yang sebelum ini tidak bersifat ciri kerana kerumitan pemprosesan. Semakin banyak unsur struktur seperti subframe dan kadangkala keseluruhan badan dibuat daripada aluminium atau gabungan aluminium.
Oleh itu, pada tahun 2012, Honda menggunakan pembuatan bahan tambahan dan kimpalan kacau geseran untuk menghasilkan subbingkai untuk kenderaannya. Mereka memperkenalkan gabungan keluli dan aluminium.
Kepingan logam terbakar mungkin berlaku semasa penghasilan kimpalan badan daripada aluminium. Kekurangan ini dilucutkan STP. selain itupenggunaan elektrik dikurangkan sebanyak 1.5-2 kali ganda, kos bahan habis pakai seperti wayar kimpalan, gas pelindung dikurangkan.
Selain pengeluaran kereta, STP digunakan dalam bidang berikut:
- Industri pembinaan: kekuda sokongan aluminium, bentang jambatan.
- Pengangkutan kereta api: bingkai, bogie beroda, gerabak.
- Pembinaan kapal: sekat, elemen struktur.
- Pesawat: tangki bahan api, bahagian fiuslaj.
- Industri makanan: pelbagai bekas untuk produk cecair (susu, bir).
- Pengeluaran elektrik: perumah motor, antena parabola.
Selain aloi aluminium, kimpalan kacau geseran digunakan untuk mendapatkan sebatian kuprum, contohnya, dalam pengeluaran bekas kuprum untuk pelupusan bahan api radioaktif terpakai.
faedah STP
Mempelajari FSW membolehkan anda memilih mod kimpalan apabila menyambung kumpulan aloi yang berbeza. Walaupun pada mulanya FSW dibangunkan untuk bekerja dengan logam dengan takat lebur yang rendah, seperti aluminium (660 ° C), kemudian ia mula digunakan untuk bergabung dengan nikel (1455 ° C), titanium (1670 ° C), besi. (1538 ° C).
Penyelidikan menunjukkan bahawa kimpalan yang diperolehi dengan cara ini sepadan sepenuhnya dalam strukturnya dengan logam bahagian yang akan dikimpal dan mempunyai penunjuk kekuatan yang lebih tinggi, kos buruh yang lebih rendah dan ubah bentuk sisa yang rendah.
Betulmod kimpalan yang dipilih menjamin kesesuaian bahan kimpalan dan logam yang dikimpal mengikut penunjuk berikut:
- kekuatan keletihan:
- kekuatan lentur dan tegangan;
- kekerasan.
Kelebihan berbanding jenis kimpalan lain
STP mempunyai banyak kelebihan. Antaranya:
- Tidak toksik. Tidak seperti varieti lain, tiada pembakaran arka elektrik, yang menyebabkan logam cair menyejat di zon kimpalan.
- Meningkatkan kelajuan pembentukan jahitan, menghasilkan masa kitaran yang lebih cepat.
- Mengurangkan kos tenaga sebanyak separuh.
- Tidak perlu pemprosesan lanjut kimpalan. Alat Kacau Geseran membentuk kimpalan yang sempurna tanpa memerlukan pelucutan.
- Tidak memerlukan bahan guna habis tambahan (wayar kimpalan, gas industri, fluks).
- Keupayaan untuk mendapatkan sambungan logam yang tidak tersedia untuk jenis kimpalan lain.
- Tiada penyediaan khas tepi kimpalan diperlukan, kecuali untuk pembersihan dan nyahgris.
- Mendapatkan struktur kimpalan homogen tanpa liang, menghasilkan kawalan kualiti yang lebih mudah, yang dikawal selia untuk kimpalan kacau geseran GOST R ISO 857-1-2009.
Cara kualiti kimpalan diperiksa
Kualiti kimpalan diperiksa oleh dua jenis kawalan. Yang pertama melibatkan pemusnahan prototaip yang terhasil daripadasambungan dua bahagian. Yang kedua membenarkan pengesahan tanpa pemusnahan. Kaedah seperti kawalan optik, pemeriksaan audiometri digunakan. Ia membantu untuk menentukan kehadiran liang dan kemasukan tidak homogen yang merendahkan ciri jahitan. Hasil kawalan bunyi ialah gambar rajah yang menunjukkan dengan jelas tempat gema akustik menyimpang daripada norma.
Kelemahan kaedah
Dengan banyak kelebihan, kaedah kimpalan geseran mempunyai kelemahan yang disertakan:
- Kurang mobiliti. STP melibatkan penyambungan bahagian tetap, tetap tegar dalam ruang. Ini mengenakan sifat tertentu pada peralatan kimpalan kacau geseran, seperti imobilitas.
- Kepelbagaian yang rendah. Peralatan besar dikonfigurasikan untuk melaksanakan jenis operasi yang sama. Dalam hal ini, peranti untuk kimpalan direka untuk tugas tertentu. Contohnya, untuk mengimpal dinding sisi kereta pada penghantar, dan bukan untuk perkara lain.
- Jahitan kimpalan mempunyai struktur jejari. Dalam hal ini, dengan jenis ubah bentuk tertentu atau apabila bahagian itu dikendalikan dalam persekitaran yang agresif, keletihan kimpalan mungkin terkumpul.
Pelbagai STP mengikut prinsip tindakan
Proses kimpalan berdasarkan geseran boleh dibahagikan kepada beberapa jenis:
- Geseran linear. Intipati kaedah ini adalah untuk mendapatkan sambungan kekal bukan hasil daripada tindakan hujung berputar, tetapi disebabkan oleh pergerakan bahagian yang relatif antara satu sama lain. Bertindak di permukaan pada titik sentuhan, mereka menciptageseran dan akibatnya suhu tinggi. Di bawah tekanan, bahagian yang bersebelahan akan cair, dan sambungan yang dikimpal terbentuk.
- Kimpalan jejari. Kaedah ini digunakan untuk pengeluaran bekas berdiameter besar, tangki kereta api. Ia berpunca daripada fakta bahawa sendi bahagian dipanaskan oleh cincin berputar yang berpakaian di luar. Dengan geseran, ia menyebabkan suhu hampir dengan takat lebur. Contoh perusahaan yang menggunakan teknologi ini ialah Sespel, pengeluar kereta tangki Cheboksary. Kimpalan kacau geseran mengambil sebahagian besar kerja mengimpal.
- Kimpalan stud. Pelbagai ini menggantikan sambungan rivet. Jenis ini digunakan untuk sambungan bertindih. Pin berputar pada titik sentuhan memanaskan bahagian yang hendak dikimpal. Dari suhu tinggi, lebur berlaku, dan pin menembusi ke dalam. Menyejukkan badan, ia mewujudkan sambungan kekal yang kukuh.
Pelbagai STP mengikut tahap kesukaran
Operasi mengimpal yang dilakukan menggunakan geseran boleh dibahagikan kepada planar dan volumetrik. Perbezaan utama antara varieti ini ialah dalam kes pertama, kimpalan terbentuk dalam ruang dua dimensi, dan dalam kedua - dalam ruang tiga dimensi.
Oleh itu, untuk sambungan planar, pengeluar peralatan kimpalan ESAB telah membangunkan mesin LEGIO 2D. Ia adalah sistem kimpalan kacau geseran yang boleh disesuaikan untuk pelbagai logam bukan ferus. Kumpulan saiz yang berbezaperalatan membolehkan anda mengimpal bahagian bersaiz kecil dan besar. Mengikut penandaan, peralatan LEGIO mempunyai beberapa susun atur, yang berbeza dalam bilangan kepala kimpalan, keupayaan untuk mengimpal dalam beberapa arah paksi.
Terdapat robot 3D untuk kerja mengimpal dengan kedudukan yang kompleks di angkasa. Peranti sedemikian dipasang pada penghantar kereta, di mana kimpalan konfigurasi kompleks diperlukan. Salah satu contoh robot sedemikian ialah Rosio ESAB.
Kesimpulan
STP dibandingkan dengan jenis kimpalan tradisional. Penggunaannya yang meluas bukan sahaja menjanjikan faedah ekonomi, tetapi juga memelihara kesihatan orang yang bekerja dalam pengeluaran.
