Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов (СТП) запатентована в СССР в 1967 году.
Первые компании, использующие технологию в промышленных масштабах - Marine Aluminium и Boeing. Прорыв в авиастроении произошел, когда некоторые заклепочные соединения была заменены сварочными (с использованием СТП). При этом скорость технологического цикла выше, чем при стандартной электродуговой сварке.
В мире всего несколько компаний используют технологию СТП, одна из них – Сеспель. Сегодня разбираемся с особенностями метода, преимуществами, применением. Обо всем по порядку.
Принцип процесса
Прочное соединение двух металлов происходит за счет разогрева сварочной зоны методом трения. Основа технологии – это металлический стержень, состоящий из бурта и заплечника.
- Выступающая часть инструмента заглубляется в заготовку, вызывая сильное нагревание в этой зоне.
- Наплечник выполняет роль предохранителя, не давая бурту насквозь пройти через материал.
- В зоне трения значительно увеличивается температура, металл плавится, увеличивая свою пластичность.
- Единая масса формируется под давлением заплечника.
Последний этап – это перемещение движущегося стержня вдоль зоны сварки. Бурт попутно перемешивает разгоряченную массу металла. Она, остывая, создает прочное соединение.
СТП – это постоянно развивающаяся технология. Но уже сейчас на качество сварки действуют такие параметры:
- давление, создаваемое буртом;
- скорость подачи головки при сварке;
- размер головки;
- скорость вращения бурта;
- угол наклона инструмента;
- усилие подачи сварочной головки.
Манипулирование этими параметрами поможет создать прочные соединения разных металлов. Например, симбиоз лития и алюминия упрощает создание объектов в аэрокосмической отрасли.
Область использования
Автомобилестроение – это сфера производства, где постоянно внедряются новые технологии. Там важно повышать прочность соединительных швов при уменьшении общей массы изделия. Поэтому часто используются новые материалы, такие как алюминий.
Например, в 2012 году в «Хонда» использовали технологию СТП для создания подрамников из смеси стали и алюминия. Стандартные технологии сварки могут прожечь лист алюминия, поэтому автомобильный бренд и использовал СТП. Кроме того, на 150-200% снижается энергопотребление, сокращаются затраты на расходники (проволока и защитные газы).
Помимо автомобилестроения, СТП применяется в:
- авиастроении – создание легких топливных баков и фюзеляжных конструкций;
- железнодорожном отрасли– облегченные вагоны и тележки;
- судостроении – конструктивные элементы;
- пищевой промышленности – емкости для жидкостей (молоко, пиво, вода);
- строительстве – изготовление мостовых пролетов, и опорных ферм из алюминия;
- электротехнике – создание антенн и корпуса электродвигателей.
Также СТП используется для соединений свинца, из которых делают емкости для хранения радиоактивного топлива.
СТП VS стандартные методы сварки
У сварки трением с перемешиванием обрабатываемая зона нагревается постепенно, при этом основные свойства металла не меняются. Также отличия в том, что температура увеличивается только в локальной зоне, что создает качественное и прочное соединение.
При использовании стандартных методов сварки важно контролировать качество шва с помощью приборов и сканирования. При соблюдении технологического цикла СТП, вероятность дефектов минимальна, и достаточно визуального осмотра для контроля качества.
Поговорим о сильных сторонах сварки трением с перемешиванием.
Преимущества
- Сварка без предварительной подготовки – контактная и прочие технологии требуют очищать поверхность от грязи и наплывов металла. Если условия не соблюдены, качество соединения будет низким. При использовании СТП, достаточно очистить зону обработки от явных загрязнений.
- Становятся доступными соединения металлов, которые нельзя обработать простым способом. Обогрев зоны сварки не нужен.
- Достаточно высокая прочность полученного соединения.
- Не нужна присадочная проволока, что снижает стоимость конечного продукта.
- Высокая прочность шва за счет низкого параметра зернистости.
- Отсутствуют поры, так как нет сильного нагрева в месте соединения.
- Финишная обработка шва нужна крайне редко, так как отсутствует коробление.
- Изделие после СТП практически сразу же готово к использованию.
- Отсутствуют токсичные газы и другие соединения при сварке трением с перемешиванием.
- Потребление энергии при использовании этой технологии снижается на 20-30%.
- Продолжительность технологического цикла снижена на 50%, в сравнении с другими методами.
Сварка трением с перемещением – это технология для создания прочных и устойчивых соединений, изделий с использованием разных металлов. Себестоимость конечного продукта низкая, потребление энергии при производстве снижено на четверть, продолжительность техпроцесса, следовательно, и производительность, выше на 50%.
В мире не так много предприятий, использующих СТП. Одно из таких – Сеспель.
Листайте дальше, чтобы перейти на сайт предприятия и ознакомиться с проектами и технологиями Сеспель.