Сварка трением
Вид сварки (неразъемного соединение деталей), при которой тепло в месте соединения этих деталей получают за счет механической энергии, которую прилагают к свариваемым деталям, называют сваркой трением.
Применяют сварку трением в основном для сваривания цилиндрических деталей, которые располагаются на одной оси. Это вызвано тем, что здесь проще всего получить тепло в месте соединения путем вращения, закрепив одну деталь неподвижно, а другую вращать вокруг оси, сильно прижимая, друг к другу торцами. Увеличивая скорость вращения и силу давления, очень быстро добиваются необходимой температуры для соединения деталей.
В зоне стыка, при сварке трением происходит следующее: при вращении заготовок относительно друг друга и сжимании, происходит притирка поверхностей, трение из сухого переходит в граничное, а температура повышается до 850-1350 градусов. Этого достаточно для соединения деталей.
Чтобы соединение было прочным, и не образовались трещины, необходимо очень быстро остановить вращение деталей относительно друг друга, не снимая осевой нагрузки.
Быстро остановить вращение невозможно из-за сил инерции, поэтому идут другим путем – при помощи специального приспособления, снимают крепление неподвижной детали, и уже соединенные детали продолжают вращаться вместе до полной остановки. Сварка трением производится не только на специальном оборудовании. Для этого можно применять и обычные токарные станки. Используют старые токарные станки, которые уже не пригодны для токарных работ.
Так можно сваривать детали из различных материалов. Прекрасно свариваются медь, латунь, углеродистые и легированные стали, бронза, алюминий и другие. Сваривать, возможно, даже разнородные материалы (сталь с чугуном, медь с латунью и т. д.). Эта технология широко применяется из-за экономичности и простоты (оборудование очень простое до примитивности). Вместе с тем соединения получаются очень высокого качества.
Этот метод широко применяют в инструментальном производстве для изготовления сверл, разверток, зенкеров, фрез и других концевых инструментов. Здесь успешно соединяют быстрорежущую сталь с углеродистой сталью. До применения этого метода, здесь применялась контактная стыковая сварка, что давало очень большое количество брака. Когда внедрили сварку трением, качество инструмента улучшилось, а производительность увеличилась в 2-3 раза.
При массовом производстве инструмента, применение сварки трением по экономичности и качеству вне конкуренции перед другими методами соединения заготовок.
Рассчитаны режимы сварки трением по основным параметрам – скорости вращения заготовок, величине осевого давления, величине осадки деталей при нагреве и продолжительности времени проковки. Для определения скорости вращения, используют линейную скорость точки наружного диаметра заготовки. Например, при скорости 5,2 м/сек, температура для быстрорежущей стали достигнет 1240 ºС. Чтобы рассчитать обороты для заготовки диаметром 50 мм, необходимо скорость 5200 мм/сек разделить на путь наружной точки заготовки за 1 оборот, равен -157 мм. Получим - 33 об/сек.