Hàn ma sát: Vận hành, máy móc và ứng dụng

Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về: - 1. Giới thiệu về Hàn ma sát 2. Cân nhắc lý thuyết về hàn ma sát 3. Đặc điểm quy trình 4. Máy móc và thiết bị 5. Biến số 6. Thuộc tính hàn 7. Thiết kế chung 8. Ứng dụng.

Giới thiệu về hàn ma sát:

Trong hàn ma sát, một mảnh được quay và mảnh kia được chế tạo để cọ sát với nó dưới tải trọng dọc trục dẫn đến tăng ma sát, sinh nhiệt và nối khi các mảnh được đưa vào trạng thái nghỉ dưới tải trọng trục được duy trì hoặc tăng cường, như được mô tả trong hình 13.1. Quá trình này đã được sử dụng để tham gia các polyme nhiệt dẻo từ năm 1945 nhưng ứng dụng thành công đầu tiên cho kim loại hàn đã được báo cáo từ Nga vào năm 1956.

Hình 13.1 Trình tự hoạt động hàn ma sát

Không cần phải có kim loại, thông lượng hoặc khí bảo vệ trong hàn ma sát và mối nối có hình dạng tương tự như được sản xuất bởi các quá trình hàn điện trở mông của hàn và hàn khó chịu.

Thông thường các mảnh hình trụ như que và ống được hàn theo quy trình này nhưng ứng dụng của nó có thể được mở rộng cho các tình huống trong đó một trong các thành phần đối xứng và có thể xoay thuận tiện. Các chế độ khác nhau của quy trình, như được sử dụng hiện nay, được hiển thị trong Hình 13.2.

Phương pháp A là đơn giản nhất và có thể áp dụng cho hầu hết các loại thép trong khoảng nhiệt độ 900 - 1300 ° C. Phương pháp B được sử dụng khi vận tốc tương đối cao được yêu cầu để hàn phôi có đường kính nhỏ. Phương pháp C được sử dụng cho các mối hàn đôi giữa hai phôi dài khó xoay. Phương pháp F chỉ ra cái được gọi là hàn xuyên tâm trong đó lực tác dụng vuông góc với trục quay.

Vòng hoặc tay áo bên ngoài được nén khi nó được nung nóng và thành ống được hỗ trợ bởi một trục gá mở rộng bên trong, ngăn chặn sự xâm nhập của kim loại gây khó chịu vào lỗ khoan của đường ống. Phương pháp này cũng có thể được sử dụng để hàn các vòng cổ vào trục rắn.

Phương pháp H có thể được sử dụng để hàn các thành phần hình trụ vào các tấm, ví dụ một que vào tấm đế. Phương pháp G cho thấy hàn ma sát của các thành phần không tròn; trong trường hợp như vậy, các mảnh được căn chỉnh nhanh chóng sau khi ngừng chuyển động để việc nối bị ảnh hưởng khi hai cạnh vẫn ở trạng thái dẻo.

Xem xét lý thuyết cho hàn ma sát:

Chudikov và Vill từ Nga được cho là đã áp dụng thành công hàn ma sát vào kim loại. Tất nhiên, việc xem xét cơ bản của quá trình là dựa trên định luật nổi tiếng rằng lực ma sát F, tỷ lệ thuận với tải trọng thông thường được áp dụng, L.

Như vậy

F = ănLiêu (13.1)

Trong đó Lọ là hệ số ma sát tăng khi tăng tải và cũng phụ thuộc vào tốc độ. Theo lực ma sát Vill có thể được biểu thị bằng phương trình sau,

F - αA + βLơi. (13.2)

Trong đó A là diện tích tiếp xúc và α và β là hằng số. Đối với các giá trị áp suất cao, số hạng đầu tiên rất nhỏ và do đó F = βL trong đó gần bằng với giá trị sao cho quy luật ma sát cơ bản giữ tốt.

Từ khi bắt đầu vận hành cho đến khi mối hàn được hoàn thành sau khi áp dụng phanh, lực ma sát thay đổi. Để nghiên cứu ảnh hưởng của nó trên các giai đoạn khác nhau của quy trình, thật thuận tiện khi thực hiện bằng cách phân tích mối quan hệ mô-men xoắn thời gian như trong Hình 13.3. Đỉnh ban đầu của đường cong mô-men xoắn là do ma sát khô nhưng ngay sau đó diễn ra giai đoạn thứ hai của quá trình trong đó co giật và vỡ xảy ra tại các điểm cao của tiếp xúc.

Nhiệt độ trung bình trong giai đoạn thứ hai chỉ là 100 - 200 ° C. Sự gia tăng nhanh chóng và tính chất dao động của đường cong là do sự thay đổi từ ma sát lớp biên hoặc biên với lớp. = 0, 1 đến 0, 2 đến ma sát thuần túy với Hôn> 0, 3.

Mô-men xoắn tại các điểm tăng động của Hoa Kỳ và cuối cùng là kim loại nóng chảy có thể xuất hiện tại các điểm tiếp xúc này và hoạt động như một chất bôi trơn và nhiệt độ trung bình của giao diện có thể tăng lên 900 - 1100 ° C.

Chỉ có 13% tổng nhiệt được tạo ra trong hai giai đoạn đầu (T ₁ + T ₂ ) trong khi phần còn lại được tạo ra trong giai đoạn thứ ba (T ₃ ). Tốc độ tăng thay vì giảm thời lượng của quá trình sẽ tăng tốc độ như hiển nhiên trong Hình 13.4. Điều này là do tốc độ tăng cường dẫn đến giảm cường độ sưởi ấm.

Năng lượng nhiệt được tạo ra trên một đơn vị diện tích của các bề mặt phân lớp được cho theo biểu thức sau:

H ≈2 PK / nR 10 ² watts / mm ^{2 trận đấu} (13.3)

Ở đâu,

H = nhiệt sinh ra, watts / mm ²

P = áp suất áp dụng, N / mm ²

R = bán kính làm việc, mm

n = vòng / phút

K = a hằng số = 8x 10 ⁷ mm ² / phút ² đối với thép carbon thấp.

Giai đoạn thứ hai có thể chiếm gần 30 - 70% tổng thời gian; tuy nhiên giai đoạn này là không có năng suất nên dự định giảm khoảng thời gian của nó để tăng năng suất. Điều này thường được thực hiện bằng cách tăng áp lực kẹp đến mức tối đa có thể.

Công suất cần thiết được báo cáo là tỷ lệ thuận với áp lực dọc trục và thời gian của giai đoạn thứ ba tỷ lệ nghịch với áp lực dọc trục. Do đó, để có kết quả tối ưu, tải trọng dọc trục phải được giữ ở mức thấp trong giai đoạn ban đầu và được tăng dần hoặc có thể được áp dụng trong hai giai đoạn.

Nhiệt độ tối đa đạt được được kiểm soát bởi tải trọng dọc trục được áp dụng vì kim loại dưới cường độ cụ thể sẽ được nén ra dưới một tải trọng cụ thể. Khi độ nhớt hoặc cường độ của kim loại nhựa thấp, kim loại sẽ bị lực ly tâm ném ra dưới tải trọng trục thấp, ví dụ như khi hàn đồng.

Trong hàn ma sát kết hợp kim loại khác nhau như thép không gỉ với thép carbon, mặt phẳng nhiệt độ tối đa có thể di chuyển ra khỏi giao diện; với tốc độ cao, nó di chuyển vào thép không gỉ để một nửa đèn flash là lưỡng kim. Trong trường hợp này, việc giảm tốc độ quay cung cấp kết quả mong muốn và ở một tốc độ nhất định, giao diện lại trở thành mặt phẳng có nhiệt độ tối đa và do đó là mặt phẳng có tốc độ biến dạng cắt cực đại.

Áp suất áp dụng có lẽ là yếu tố đơn lẻ quan trọng nhất vì nó kiểm soát nhiệt độ và xác định mô-men xoắn cần thiết. Tốc độ đầu vào nhiệt tỷ lệ thuận với sản phẩm của mô-men xoắn và tốc độ quay. Tốc độ quay phải sao cho vượt quá công suất tối thiểu hoặc ngưỡng nhất định. Nếu công suất vượt quá ngưỡng, quá trình sẽ tự điều chỉnh.

Nếu quá nhiều năng lượng được áp dụng, chiều rộng của khu vực cắt kim loại sẽ tăng lên. Nếu công suất được áp dụng ở ngay trên ngưỡng, sẽ mất nhiều thời gian để đạt được nhiệt độ cần thiết và vùng ảnh hưởng nhiệt sẽ rộng. Biến quan trọng nhất là áp suất đơn vị được áp dụng trong quá trình quay và các giá trị được khuyến nghị cho một số kim loại được đưa ra trong bảng 13.1.

Vận tốc trượt thay đổi từ 0 ở tâm phôi đến cực đại ở bề mặt ngoại vi và bán kính bằng diameter đường kính của phôi được sử dụng để tính toán. Thời gian gia nhiệt lâu hơn dẫn đến việc rèn nhiều vật liệu hơn và để có kết quả tối ưu, cần có vật liệu được gia nhiệt thích hợp để rèn khi ngừng quay. Áp suất ban đầu quá mức dẫn đến việc ép quá mức kim loại nóng chỉ để lại kim loại tương đối lạnh được rèn khi áp suất rèn được áp dụng.

Đặc điểm quá trình hàn ma sát:

Một trong hai phôi được quay với tốc độ không đổi trong suốt quá trình vận hành trừ khi phanh được áp dụng ở giai đoạn cuối; do đó quá trình thường được gọi là hàn ma sát ổ đĩa liên tục.

Các phôi gia công với nhau dưới áp lực trong thời gian gia nhiệt định trước hoặc cho đến khi quá trình rút ngắn trục được cài đặt sẵn diễn ra. Ổ đĩa sau đó được giải phóng và vòng quay công việc được dừng lại bằng cách áp dụng phanh. Áp lực dọc trục được duy trì hoặc tăng lên, để rèn kim loại, cho đến khi mối hàn nguội đi. Hình 13, 5 cho thấy các tham số quá trình thay đổi như thế nào trong quá trình hàn khi lực ở cuối được tăng lên để rèn khớp. Các mối hàn trong thép nhẹ có thể được thực hiện bằng cách chỉ duy trì hằng số áp suất.

Với sự giảm tốc độ, độ dày của dải nhựa rất nóng tăng lên và mô-men xoắn giảm xuống 0 khi vòng quay dừng lại.

Cơ chế liên kết trong hàn ma sát của kim loại khác nhau phức tạp hơn. Do trộn cơ học và khuếch tán, một số hợp kim có thể xảy ra trong một dải rất hẹp tại giao diện. Các tính chất của dải hẹp này có thể có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất chung. Trộn cơ học và lồng vào nhau cũng có thể giúp liên kết. Do những phức tạp này, việc dự đoán khả năng hàn của các kim loại khác nhau là rất khó và nó cần được thiết lập cho một ứng dụng cụ thể bằng một loạt các thử nghiệm được thiết kế dành riêng cho mục đích này.

Máy móc và thiết bị cần thiết cho hàn ma sát:

Các thành phần chính của máy hàn ma sát, như hình 13.6.

Bao gồm:

1. Đầu thúc,

2. Bố trí kẹp,

3. Cơ chế quay và đảo lộn,

4. Kiểm soát,

5. Cơ chế hãm.

Một trong những phôi được hàn được giữ chắc chắn trong đầu tự định tâm và cái còn lại được giữ trong một mâm cặp định tâm được gắn trên một trục quay có thể quay được điều khiển bởi một động cơ thường thông qua một ổ đĩa tốc độ thay đổi.

Mâm quay phải được cân bằng tốt, có độ bền cao và cung cấp khả năng kẹp tốt. Mâm cặp Collet đáp ứng tốt các yêu cầu này và do đó được sử dụng thường xuyên nhất.

Cơ cấu kẹp của mâm cặp phải cứng và chống lại lực đẩy được áp dụng Hàm kẹp răng cưa được khuyến nghị để có độ tin cậy kẹp tối đa.

Nỗ lực sử dụng máy tiện để hàn ma sát không thành công lắm vì nó thiếu độ cứng của cấu trúc và kẹp chặt hiệu quả. Một máy tiện không được thiết kế cho nhu cầu độ bền đối với hàn ma sát và cũng không được cung cấp với sự tách rời nhanh chóng của quy trình. Ngoài ra, để giải quyết vấn đề phanh, cần có mô men quán tính thấp trong các bộ phận quay.

Máy hàn ma sát được yêu cầu để điều khiển chính xác ba biến số, lực đẩy dọc trục, tốc độ quay và mức độ khó chịu Thép cacbon và thép hợp kim thấp yêu cầu áp suất rèn từ 15 - 30 N / mm ², trong khi thép vonfram yêu cầu áp suất trong phạm vi 225 - 400 N / mm ² . Các giá trị sau này tương đương với áp suất được sử dụng trong hàn mông flash. Khi tốc độ áp dụng áp suất, bởi một hệ thống thủy lực được tìm thấy là thấp, nó được thay thế bằng hệ thống khí nén.

Thời gian hàn trên thanh đường kính 25 mm nên từ 5 đến 7 giây. Điều này có thể đạt được bằng tốc độ bề mặt 75 - 600 m / phút tương ứng với khoảng 1000 vòng / phút. Tốc độ cao hơn có thể cho cường độ va đập tốt hơn và do đó, mong muốn cho các phần rỗng và hợp kim cường độ nóng cao.

Kiểm soát hoạt động hàn có thể theo thời gian hoặc mức độ khó chịu. Phương pháp thứ hai được áp dụng bởi các công tắc giới hạn được bố trí để tăng áp lực gây khó chịu sau khi một số lần rút ngắn nhất định đã xảy ra. Thời gian dài có xu hướng cho phép nhiệt lan tỏa trở lại các khu vực phía sau giao diện và do đó dẫn đến sự đảo lộn nặng nề gây tốn kém khi loại bỏ sau khi hoạt động kết thúc. Độ chính xác của sự buồn bã dự kiến ​​sẽ nằm trong khoảng 0, 1 mm.

Kiểm soát theo trình tự thời gian được tìm thấy thỏa đáng cho các trường hợp trong đó điều kiện bề mặt không đổi không thể được đảm bảo và các mối hàn có tầm quan trọng thứ yếu. Khi kiểm soát thời gian được sử dụng, tốc độ quay cao được ưu tiên.

Tốc độ cho thép nhẹ được chọn trên cơ sở đường kính chứng khoán và được biểu thị bằng biểu thức:

Nd = (1.2 đến 6.0) 10 ⁴ Điên. (13.4)

Trong đó n là vòng / phút và d là đường kính chứng khoán tính bằng mm.

Các giá trị nhỏ hơn của hằng số đề cập đến hàn với tốc độ đầu vào cao và trong những trường hợp như vậy, giới hạn trên đối với thép carbon thấp phải là 2, 5 x 10 ⁴ .

Một phần điển hình của mối hàn ma sát, giữa các thanh rắn, với sự khó chịu được thể hiện trong hình 13.7. Mức độ khó chịu tối đa được gọi là Sự khó chịu rõ ràng trong khi đường kính hàn lớn nhất quyết định mức độ của sự buồn bực thực sự.

Với tham chiếu đến hình trên, các giá trị này có thể được biểu thị bằng các mối quan hệ sau:

Phanh nhanh được cung cấp để dừng quay nhanh vào cuối thời gian gia nhiệt quy định hoặc sau khi rút ngắn trục thiết kế của mối hàn. Điều này cung cấp kiểm soát mong muốn về chiều dài mối hàn tổng thể và mở rộng phạm vi các biến hàn chấp nhận được cho các ứng dụng quan trọng. Với đường kính nhỏ, nơi tốc độ cao, cần phải phanh rất nhanh và điều này có thể đạt được bằng ly hợp điện, phanh động cơ hoặc phanh ma sát. Ngoài ra, sự sắp xếp có thể được thực hiện để giải phóng mẫu vật đứng yên ban đầu vào cuối chu kỳ gia nhiệt.

Về cơ bản có hai loại máy:

(i) Máy công suất thấp có xếp hạng công suất theo thứ tự 12 W / mm ² và

(ii) Máy công suất cao với 35 đến 115 W / mm ² vật liệu được hàn.

Nếu có đủ áp suất, có thể tăng công suất của máy bằng cách sử dụng kỹ thuật vát, như trong Hình 13.8.

Vấn đề:

Tìm định mức công suất của máy để ma sát hàn thép cường độ cao (0, 2% C, 1% Cr, 0, 4% Ni) có nhiệt độ rèn 900 ° C và cường độ ở nhiệt độ đó là 125 N / mm ² . Với tốc độ quay 3000 vòng / phút, cho phép thu thập 2, 8 mm trong vật liệu đường kính 10 mm. Giả sử rằng hệ số ma sát, Tập = 1 và dưới sự cắt liên tục, cường độ cắt của vật liệu bằng với cường độ nén và mô men xoắn tác dụng tại ⅔rd bán kính của phôi.

Dung dịch:

Các biến số của ma sát hàn :

Ba biến chính trong hàn ma sát ổ đĩa liên tục là:

(i) Tốc độ quay,

(ii) Áp lực dọc trục và

(iii) Thời gian gia nhiệt.

(i) Tốc độ quay:

Tốc độ quay cung cấp vận tốc tương đối cần thiết tại các bề mặt phân loại. Độ lớn của nó phụ thuộc vào kim loại được hàn và đối với thép, vận tốc tiếp tuyến cho cả phôi rắn và phôi, phải nằm trong khoảng 75 - 110 m / phút. DS tiếp tuyến thấp hơn 75 phút dẫn đến mô-men xoắn quá mức với các vấn đề kẹp do đó, thiết lập không đồng đều và xé kim loại tại khớp. Máy hàn ma sát cho mục đích sản xuất, xử lý phôi có đường kính 50 đến 100 mm, thường hoạt động ở tốc độ khác nhau trong khoảng 90 đến 200 m / phút.

Tốc độ quay cao rất hữu ích cho hàn nhưng áp lực dọc trục và thời gian gia nhiệt phải được kiểm soát cẩn thận để tránh quá nhiệt cho khu vực hàn đặc biệt đối với thép hàn cứng để kiểm soát tốc độ làm mát và có thể bị nứt.

Trong các mối hàn kim loại không giống nhau, tốc độ quay thấp có thể giảm thiểu sự hình thành các hợp chất intermetallic giòn; tuy nhiên nói chung để kiểm soát chất lượng mối hàn, tốc độ quay không được coi là một tham số quan trọng.

(ii) Áp suất dọc trục:

Áp suất dọc trục được áp dụng kiểm soát độ dốc nhiệt độ trong vùng hàn, công suất cần thiết cho máy và rút ngắn trục của phôi. Áp suất riêng phụ thuộc vào kim loại được hàn và cấu hình khớp. Nó có thể được sử dụng để bù đắp cho sự mất nhiệt đối với một cơ thể lớn như trong trường hợp các mối hàn từ ống đến ống.

Áp suất phải đủ cao trong giai đoạn gia nhiệt để giữ cho các bề mặt phân lớp tiếp xúc gần với nhau để tránh quá trình oxy hóa. Tính chất chung thường có thể được cải thiện nếu áp suất tăng lên vào cuối giai đoạn gia nhiệt.

Để tạo ra các mối hàn âm thanh trong thép nhẹ, áp suất gia nhiệt thường được sử dụng là 30 đến 60 N / mm ² trong khi áp suất rèn có thể nằm trong khoảng 75 đến 150 N / mm ², và các giá trị thường được sử dụng là 55 đến 135 N / mm ² . Tuy nhiên, áp lực rèn cao hơn là cần thiết cho các hợp kim cường độ nóng cao như, thép không gỉ và hợp kim cơ sở niken. Nếu cần phải có hiệu ứng làm nóng sơ bộ hơn áp suất dọc trục 20 N / mm ² trong một khoảng thời gian ngắn sau đó được nâng lên thành áp suất gia nhiệt bình thường.

(iii) Thời gian làm nóng:

Thời gian gia nhiệt được kiểm soát tùy thuộc vào việc thời gian đặt trước cố định có được phép chữa lành hay không hoặc mức độ khó chịu của trục sẽ nằm trong giới hạn quy định.

Quá nhiều thời gian làm hạn chế năng suất và dẫn đến lãng phí vật liệu; trong khi không đủ thời gian có thể dẫn đến sự nóng lên không đồng đều cũng như các ôxit bị vướng và các khu vực không có vỏ bọc tại giao diện. Thời gian hàn cho thanh đường kính 25 mm, nên từ 5 đến 7 giây với tốc độ quay 1000 vòng / phút.

Tính chất hàn của ma sát hàn:

Một trong những tính năng hấp dẫn của hàn ma sát là chất lượng luyện kim của các mối hàn; sự nhanh chóng của việc tạo nhiệt tạo ra một vùng bị ảnh hưởng nhiệt gần như không đáng kể. Do kiểm soát tốt nhiệt độ và vì kim loại nhựa phải chịu gia công nóng trong giai đoạn gia nhiệt và làm việc lạnh trong giai đoạn rèn, điều này dẫn đến một mối hàn có cấu trúc hạt cực kỳ mịn.

Kiểm tra luyện kim cho thấy không có bằng chứng nóng chảy vì nhiệt độ đo được đối với thép thường nằm trong khoảng 1260 đến 1330 ° C. Tuy nhiên, sự nhanh chóng của hàn ma sát dẫn đến tốc độ làm mát cao dẫn đến độ cứng của vùng hàn cao hơn. Các mối hàn ma sát trong thép cứng cho phép, do đó, hầu hết thường phải được ủ sau khi hàn.

Nhiều lần hàn ma sát được sử dụng để tham gia các kim loại khác nhau nhằm tiết kiệm chi phí trong việc sử dụng thép hợp kim đắt tiền và hợp kim nhiệt độ cao. Người ta đã chứng minh rằng thép không gỉ 18/8 (Cr / Ni) thực sự được gia công cứng từ 200 đến 250 VHN trên mặt thép không gỉ do sự khuếch tán của carbon trong đó.

Trong mối hàn giữa thép không gỉ 18/8 và thép Cr-Mo 20%, độ cứng của thép Cr-Mo được tăng từ 175 lên 405 VHN nhưng có thể giảm xuống 250 VHN bằng cách ủ. Tuy nhiên, độ cứng của thép không gỉ tăng lên vẫn không bị ảnh hưởng bởi quá trình ủ.

Các mối hàn thỏa mãn giữa nhôm và thép không gỉ có thể được sản xuất mà không cần hình thành lớp hợp chất intermetallic giòn. Tuy nhiên, các mối hàn giữa nhôm và thép nhẹ, nhôm và đồng có thể dẫn đến sự hình thành các hợp chất intermetallic tại giao diện có thể được giảm trong trường hợp sau bằng cách tăng áp lực rèn lên khoảng 200 N / mm ² .

Thiết kế chung cho hàn ma sát:

Thiết kế khớp cơ bản cho hàn ma sát cũng giống như đối với hàn mông flash, tức là càng nhiều càng tốt các khu vực như được hàn như trong hình 13.9. Khó khăn trong việc hàn hai phần không bằng nhau phát sinh do các tản nhiệt khác nhau ở hai bên của khớp dẫn đến sự nóng lên không đồng đều và khó chịu. Trong trường hợp mối nối giữa một thanh và một tấm cùng chất liệu, độ dày của tấm phải bằng một phần tư đường kính que.

Hình 13.9 Thiết kế chung điển hình và một số ứng dụng công nghiệp hàn ma sát.

Không thể hàn hai thanh vuông của cùng một phần với nhau vì nó dẫn đến tiếp xúc với kim loại nóng và hậu quả là quá trình oxy hóa; tuy nhiên, một thanh lục giác lớn có thể được hàn vào một thanh tròn nhỏ hơn vì không có sự tiếp xúc của kim loại nóng trong trường hợp như vậy.

Để hàn ma sát thành công, đường kính ngoài của phôi không được vượt quá 1, 33 lần khác. Chiều dài chiếu từ mâm cặp phải là 20-25 mm. Chiều dài kẹp của thành phần không được nhỏ hơn đường kính mối hàn.

Khi hóa đơn hoặc ống được hàn vào các tấm, hầu hết các vật liệu hình thành nên đèn flash đều xuất phát từ thanh hoặc bôi trơn; điều này là do có ít khối lượng hơn trong phần nhỏ hơn và do đó nhiệt xâm nhập sâu vào bên trong nó.

Đối với các khớp hình nón, các mặt được vát sao cho có góc xoay 45 ° đến 60 ° so với trục quay, các góc lớn hơn được ưu tiên cho các kim loại có độ bền thấp để hỗ trợ lực đẩy dọc trục cần thiết để tạo ra áp suất gia nhiệt thích hợp.

Hàn các kim loại khác nhau có thể được giảm bớt bằng cách đảm bảo rằng cả hai phần biến dạng tương tự nhau. Mức độ biến dạng tương tự có thể được tạo điều kiện bằng cách làm nóng trước thành phần cứng hơn bằng cách gia nhiệt ma sát với tấm phụ được tháo ra tại thời điểm thích hợp Đầu đốt khí hoặc sưởi ấm cảm ứng tần số cao cho mục đích này. Một phương pháp khác là sử dụng vòng đệm hoặc giá đỡ có góc xiên bên trong được đặt xung quanh thành phần đứng yên mềm để chứa và hướng nó về phía vật liệu cứng hơn như trong Hình 13.10.

Hàn ma sát của các kim loại khác nhau có tính chất cơ học hoặc nhiệt khác nhau có thể được tạo điều kiện bằng cách có diện tích bề mặt lớn hơn cho các kim loại có độ bền thấp hơn hoặc độ dẫn nhiệt thấp hơn. Khi flash không thể được loại bỏ thuận tiện giải phóng mặt bằng cho nó có thể được cung cấp trong một hoặc cả hai thành phần.

Các ứng dụng của hàn ma sát:

Hàn ma sát thường được sử dụng thay cho hàn flash hoặc hàn khó chịu cho các ứng dụng trong đó một trong các thành phần được nối có đối xứng trục. So với hàn ma sát hàn có ưu điểm là sạch sẽ và cân bằng tải ổn định trên nguồn điện; Ngoài ra, nó có thể được cài đặt cùng với các công cụ máy móc khác và có thể dễ dàng tự động để sản xuất tốc độ cao.

Hầu như bất kỳ kim loại nào có thể được rèn nóng và không phù hợp cho ứng dụng ổ trục khô đều có thể được hàn ma sát; tuy nhiên một số kim loại có thể yêu cầu xử lý nhiệt sau hàn để loại bỏ ảnh hưởng của quá trình làm cứng tại giao diện mối hàn. Hợp kim gia công tự do rất khó để hàn ma sát vì chúng thường dẫn đến các mối hàn có mặt phẳng yếu trong vùng hàn do sự phân bố lại các vùi. Các mối hàn như vậy thường thể hiện các giá trị thấp hơn về sức mạnh, độ dẻo và độ dẻo dai.

Hàn ma sát có thể được sử dụng để hàn vật liệu rắn có đường kính từ 5 mm đến 100 mm hoặc các khu vực tương đương trong ống và ống. Do các mối hàn ma sát liên kết trạng thái rắn có hiệu suất chất lượng cao cả trong các kết hợp tương tự và không giống nhau.

Thép carbon lên tới 1, 1% C có thể dễ dàng hàn ngoại trừ loại cắt tự do. Thép Ni-Cr lên đến 18% Ni và 8% Cr và thép không giống nhau có thể dễ dàng hàn; phạm vi có thể bao gồm hàn thép không gỉ 18/8 đến thép Cr-Mo 2 ¹ / ₄ %.

Hàn thép, do độ dẫn thấp hơn và phạm vi dẻo lớn hơn, tương đối dễ dàng hơn nhiều so với hàn kim loại màu và sự kết hợp của chúng.

Người sử dụng lớn nhất của hàn ma sát là ngành công nghiệp ô tô để sản xuất khối lượng các thành phần như sản xuất vỏ trục cho xe hơi và xe hạng nặng; khớp được sản xuất được thể hiện trong hình 13.11. Một ứng dụng quan trọng khác là sản xuất máy khoan xoắn trong đó đầu thép vonfram tốc độ cao được hàn với vỏ thép carbon.

Một trong những ứng dụng quan trọng của hàn ma sát là hàn các đinh tán vào các tấm có độ dày bất kỳ; một ứng dụng khác của quy trình là sản xuất van động cơ hàng hải, các van được sản xuất tốt như hoặc vượt trội so với sản xuất bằng cách rèn. Cánh quạt cho bộ siêu nạp turbo của động cơ diesel có thể được chế tạo bằng cách hàn ma sát của trục thép carbon với thép austenitic chịu nhiệt đầu tư.

Kết thúc niêm phong các ống, như trong hình 13.12, cũng có thể đạt được bằng cách hàn ma sát. Sự kết hợp hàn khác nhau có thể bao gồm nối thép không gỉ với zirconium. Hình 13.13 cho thấy sự chuẩn bị cạnh để nối ống thép không gỉ vào thanh zirconium. Để tham gia thành công các tổ hợp kim loại khác nhau, điều cần thiết là sử dụng tốc độ quay cao (hơn 3200 vòng / phút) để giảm độ dày của vùng đối xứng xuống mức tối thiểu.