Ширеттүү ыкмаларынын ар кандай түрлөрү бар. Алардын арасында сүрүлмө аралаштыруу ширетүү сыяктуу экзотикалык процесс бар. Анын айырмалоочу өзгөчөлүгү - электроддор, ширетүүчү зымдар, коргоочу газдар сыяктуу чыгымдалуучу материалдардын жоктугу. Жаңы иштелип чыккан ыкма кеңири жайылууда.
Көрүнүү тарыхы
Сүрүлүү аралаштыргыч ширетүүнүн (FSW) тарыхы 1991-жылы башталган. Бул Британиянын ширетүү институтунун (TWI) инновациялык өнүгүүсү болгон. Бир нече жылдан кийин бул технология учактарды жана кемелерди курууда колдонулган.
Жаңы технологияны өндүрүшкө киргизген биринчи компаниялар Norwegian Marine Aluminium жана American Boeing болгон. Алар өз ишканаларында айлануучу сүрүлмө ширетүү (РСТ) тармагындагы иштеп чыгууларга адистешкен ESAB концернинин ширетүүчү жабдууларын колдонушкан.
2003-жылдан бери компания сүрүлмө аралаштыргыч ширетүүнүн мүмкүнчүлүктөрүн тынымсыз изилдеп келет. Мисалы, бар болчусамолетторду, кемелерди жана темир жол контейнерлерин курууда колдонулуучу алюминий эритмелерин жана алардын модификацияларын ширетуунун методдору иштелип чыккан.
Самолет өнөр жайында тайгаланган кошулмаларды ширетилгендер менен алмаштыруу мүмкүн болгон. Анын үстүнө FSW ыкмасы менен ширетүүнүн ылдамдыгы электр жаасынын ылдамдыгынан кыйла ашып кетет. 6м узундуктагы ширетүүнү бир мүнөттө түзүүгө болот, ал эми кадимки ширетүүчү ылдамдыгы 0,5см калыңдыгы үчүн болгону 0,8-2м/мин түзөт.
Процесстин маңызы
Металлдарды бириктирүү ширетүүчү зонада сүрүлүү ыкмасы менен ысытуунун натыйжасында пайда болот. Фрикциялык аралаштыргыч ширетүүнүн негизги ширетүүчү куралы эки жарымдан турган металл таякча болуп саналат: жака жана ийин.
Чыгып турган бөлүгү менен айлануучу таяк материалга чөмүлүп, күчтүү ысытууну пайда кылат. Анын берилиши ийин менен чектелет, ал аркылуу ширетилген даярдалган материалдын өтүшүнө жол бербейт. Жылытуу зонасында материал пластикалуулугун бир топ жогорулатат жана ийин менен ылдый басып, бирдиктүү массаны түзөт.
Кийинки кадам - ширетилген зонаны бойлото таякчанын кыймылы. Алдыга жылып, ийин ысытылган металл массасын аралаштырат, ал муздагандан кийин күчтүү байланышты түзөт.
STP сапатына эмне таасир этет
Фрикциялык аралаштыргыч ширетүү - бул тынымсыз өнүгүп жаткан процесс. Бирок азыр туташуунун сапатына таасир этүүчү бир нече параметрлер бар:
- Курал тарабынан түзүлгөн күч.
- Түрмөктүн ылдамдыгыширетүүчү баш.
- Ийиндин мааниси.
- Шыбыктын айлануу ылдамдыгы.
- Көңүл бурчу.
- Таяктын азыктандыруучу күчү.
Ширетүүнүн мүнөздөмөлөрүн манипуляциялоо окшош эмес металлдарды бириктирүүгө жетишүүгө мүмкүндүк берет. Мисалы, алюминий жана литий. Литий, тыгыздыгы аз жана жогорку күчкө ээ болгондуктан, алюминий эритмесинин бөлүктөрүнүн эритүүчү компоненти катары иштей алат, бул технологияны аэрокосмостук өнөр жайда колдонууга мүмкүндүк берет.
Фрикциялык аралаштыргыч ширетүү согууну, штамптоону, куюуну оңой алмаштыра алат, алар дал келүүсү кыйын металлдардан тетиктерди өндүрүү үчүн колдонулат. Мисалы, аустениттүү жана перлиттүү түзүлүштөгү болоттор, алюминийден же колодон жасалган болоттор.
Кайсы аймактарда колдонулат
Автомобиль өнөр жайы сыяктуу тармактар тынымсыз продукциянын салмагын азайтып, анын күч касиеттерин кантип жогорулатуунун үстүндө иштеп жатышат. Буга байланыштуу кайра иштетүүнүн татаалдыгынан мурда мүнөздүү болбогон жаңы материалдар үзгүлтүксүз киргизилип жатат. Кошумча рамкалар жана кээде бүт корпустар сыяктуу структуралык элементтер барган сайын алюминийден же алюминийден жасалган.
Ошентип, 2012-жылы Хонда унаалары үчүн кошумча рамкаларды өндүрүү үчүн кошумча өндүрүштү жана сүрүлүү аралаштыргыч ширетүүнү колдонгон. Алар болот менен алюминийдин айкалышын ишке киргизишти.
Металл барактардын күйүп кетиши алюминийден корпустун ширетүүлөрүн өндүрүүдө болушу мүмкүн. Бул кемчилик СТПдан ажыратылган. Мындан тышкарыэлектр энергиясын керектөө 1,5-2 эсеге кыскарды, ширетүүчү зым, коргоочу газдар сыяктуу сарпталуучу материалдардын баасы төмөндөйт.
Автоунааларды өндүрүүдөн тышкары, STP төмөнкү тармактарда колдонулат:
- Курулуш индустриясы: алюминий таяныч фермалары, көпүрөлөрдүн аралыгы.
- Темир жол транспорту: рамалар, дөңгөлөктүү арбалар, вагондор.
- Кеме куруу: перделер, конструкциялык элементтер.
- Учак: күйүүчү май бактары, фюзеляждын бөлүктөрү.
- Тамак-аш өнөр жайы: суюк азыктар үчүн ар кандай идиштер (сүт, пиво).
- Электр өндүрүшү: мотор корпустары, параболикалык антенналар.
Алюминий эритмелеринен тышкары, жез кошулмаларын алуу үчүн, мисалы, иштетилген радиоактивдүү отунду утилизациялоо үчүн жез идиштерин өндүрүүдө фрикциялык аралаштыргыч ширетүү колдонулат.
STP артыкчылыктары
FSWти изилдөө эритмелердин ар кандай топторуна кошулганда ширетүү режимдерин тандоого мүмкүндүк берди. Алгач FSW алюминий (660°С) сыяктуу эрүү температурасы төмөн металлдар менен иштөө үчүн иштелип чыкканына карабастан, кийинчерээк никель (1455°С), титан (1670°С), темирди бириктирүү үчүн колдонула баштаган. (1538 ° C).
Изилдөөлөр көрсөткөндөй, ушундай жол менен алынган ширетүүчү өз структурасы боюнча ширетүүчү тетиктердин металлына толугу менен дал келет жана бекемдиктин көрсөткүчтөрү жогору, эмгек чыгымы аз жана калдык деформациясы аз.
Тууратандалган ширетүү режими ширетүүчү материалдын жана металлдын төмөнкү көрсөткүчтөр боюнча шайкештигине кепилдик берет:
- чачоо күчү:
- бүгүлүү жана созуу күчү;
- катуулук.
Ширетүүнүн башка түрлөрүнөн артыкчылыктары
STP көптөгөн артыкчылыктарга ээ. Алардын арасында:
- Уулуу эмес. Башка сорттордон айырмаланып, электр жаасынын күйүүсү жок, анын натыйжасында эриген металл ширетүүчү зонада бууланып кетет.
- Тигүүнү түзүү ылдамдыгы жогорулап, натыйжада цикл убакыттары тезирээк болот.
- Энергияга кеткен чыгымдарды эки эсеге кыскартуу.
- Ширетүүнү андан ары иштетүүнүн кереги жок. Friction Stir инструменти чечүүнү талап кылбастан, эң сонун ширетүүнү түзөт.
- Кошумча чыгымдалуучу материалдардын кереги жок (ширетүүчү зымдар, өнөр жай газдары, флюстер).
- Башка ширетүүчү түрлөрү үчүн болбогон металл кошулмаларын алуу мүмкүнчүлүгү.
- Тазалоо жана майсыздандыруудан башка, ширетүүчү четтерин атайын даярдоонун кереги жок.
- Тешикчелери жок бир тектүү ширетүүчү түзүлүштү алуу, натыйжада сүрүлмө аралаштыргыч ширетүү үчүн жөнгө салынган сапатты көзөмөлдөө оңой болот. ГОСТ Р ISO 857-1-2009.
Ширүүчүнүн сапаты кантип текшерилет
Ширетүүнүн сапаты контролдун эки түрү менен текшерилет. Биринчиси натыйжасында прототибин жок кылуу киретэки бөлүктүн байланышы. Экинчиси жок кылбастан текшерүүгө мүмкүндүк берет. Оптикалык башкаруу, аудиометрикалык экспертиза сыяктуу ыкмалар колдонулат. Бул тигиштин өзгөчөлүктөрүн начарлатуучу тешикчелердин жана бир тектүү эмес кошулмалардын бар экендигин аныктоого жардам берет. Үндү башкаруунун натыйжалары – бул акустикалык жаңырык нормадан четтеген жерлерди так көрсөткөн диаграмма.
Усулдун кемчиликтери
Көптөгөн артыкчылыктары менен сүрүлмөлүү ширетүү ыкмасынын кемчиликтери да бар:
- Мобилдүүлүктүн жетишсиздиги. STP мейкиндикте катуу бекитилген туруктуу бөлүктөрүн бириктирүүнү камтыйт. Бул фрикциялык аралаштыргыч ширетүү жабдыктарына кыймылсыздык сыяктуу белгилүү бир касиеттерди жүктөйт.
- Төмөн универсалдуу. Көлөмдүү жабдуулар бир эле типтеги операцияларды аткаруу үчүн конфигурацияланган. Бул жагынан алганда, ширетүүчү аппараттар белгилүү бир милдеттерди аткаруу үчүн иштелип чыккан. Мисалы, унаанын капталдарын конвейерде ширетүү үчүн, башка эч нерсе үчүн эмес.
- Ширетүүчү тигиш радиалдык түзүлүшкө ээ. Буга байланыштуу деформациянын айрым түрлөрү менен же тетик агрессивдүү чөйрөдө иштетилгенде ширетүүдө чарчоо чогулуп калышы мүмкүн.
Иш-аракет принцибине ылайык STP сорттору
Сүрүлүү боюнча ширетүү процесстери бир нече түргө бөлүнөт:
- Сызыктуу сүрүлүү. Методдун маңызы – айлануучу учтун аракетинин натыйжасында эмес, тетиктердин бири-бирине салыштырмалуу кыймылынын натыйжасында туруктуу байланышты алуу. Байланышкан жердин бетинде иш алып барышып, алар түзүшөтсүрүлүү жана натыйжада жогорку температура. Басым астында жанаша бөлүктөрү эрип, ширетилген бириктирүү пайда болот.
- Радиалдык ширетүү. Бул ыкма чоң диаметрдеги контейнерлерди, темир жол цистерналарын өндүрүү үчүн колдонулат. Ал тетиктердин муундары сыртынан кийинген айлануучу шакекче менен жылытылат. сүрүлүү менен, ал эрүү чекитине жакын температураны пайда кылат. Бул технологияны колдонгон ишкананын мисалы, Чебоксары автоцистерналарын өндүрүүчү Сеспел. Фрикциялык аралаштыргыч ширетүү ширетүүчү иштин негизги бөлүгүн алат.
- Шпилька менен ширетүү. Бул ар түрдүүлүк ривет байланышты алмаштырат. Бул түрү бири-бирин кайталоо үчүн колдонулат. Байланыш жериндеги айлануучу пин ширетүүчү тетиктерди ысытат. Жогорку температурадан эрүү пайда болуп, төөнөгүч ичине кирет. Муздаганда, ал күчтүү туруктуу байланышты түзөт.
Кыйынчылык деңгээли боюнча STP түрлөрү
Сүрүлүү аркылуу аткарылуучу ширетүү операцияларын тегиздик жана көлөмдүү деп бөлүүгө болот. Бул сорттордун негизги айырмачылыгы биринчи учурда ширетүүчү эки өлчөмдүү мейкиндикте, экинчисинде - үч өлчөмдүү мейкиндикте түзүлөт.
Ошентип, тегиздик түйүндөр үчүн ширетүүчү жабдууларды өндүрүүчү ESAB 2D LEGIO машинасын иштеп чыкты. Бул ар кандай түстүү металлдар үчүн өзгөчөлөштүрүлүүчү сүрүлүүчү аралаштыргыч ширетүү системасы. Ар кандай өлчөмдөгү топторжабдуулар кичинекей жана чоң өлчөмдөгү бөлүктөрүн ширетүүгө мүмкүндүк берет. Белгилөө боюнча, LEGIO жабдуулары ширетүүчү баштардын саны, бир нече октук багытта ширетүү мүмкүнчүлүгү менен айырмаланган бир нече макеттерге ээ.
Космостогу татаал позициялары бар ширетүүчү жумуштар үчүн 3D роботтору бар. Мындай түзүлүштөр татаал конфигурациядагы ширетүүлөр талап кылынган автомобиль конвейерлерине орнотулат. Мындай роботтордун бир мисалы - ESABдын Rosio.
Тыянак
STP ширетүүнүн салттуу түрлөрүнө салыштырмалуу жакшы. Аны кеңири колдонуу экономикалык пайданы гана эмес, өндүрүштө иштеген адамдардын ден соолугун сактоону да убада кылат.
