Übersicht über Trägheitsreibungsschweißverfahren

Was ist Trägheitsreibungsschweißen?

Trägheits-Reibungsschweißen ist ein Festkörperschweißverfahren, bei dem Materialien durch Rotation und Reibung verbunden werden, um Wärme zu erzeugen.und seitliche Kraft, um das Material plastisch zu verdrängen und die Werkstücke zusammenzuschmelzen.

Seit seiner frühen Entwicklung hat sich ROSCHEN zu einer bevorzugten Schweißmethode in einer Reihe von Branchen entwickelt, von der Automobil- und Luftfahrtindustrie über die Landwirtschaft bis hin zum Bohren,für Druck- und Verpackungsanwendungen.

Da sich die Technologie und die Automatisierung in den letzten Jahrzehnten weiterentwickelt haben, ist das Trägheitsreibungsschweißen weiterhin eine der kostengünstigsten Methoden der Metallbearbeitung.

Wie Trägheitsreibungsschweißen funktioniert

Schweißen durch Trägheitsreibungist eine Variante des Reibungsschweißens, bei dem kinetische Energie mit angewandter seitlicher Kraft verwendet wird, um Teile miteinander zu verbinden.Die kinetische Energie wird mit Hilfe von Schwungrädern erreicht. Diese werden zur Speicherung der Rotationsenergie verwendet..

Die erforderliche kinetische Energie wird durch zwei Faktoren bestimmt: die Art der zusammengefügten Materialien und die Geometrie des Schweißes.

Sobald das Material und die Geometrie bekannt sind, kann die für das Schweißen benötigte kinetische Energie vorbereitet werden.

Die technologische Entwicklung und die Entwicklung des Schweißprozesses haben das Verständnis der kinetischen Energie/Rotationsverhältnisse erleichtert.die zu beschleunigten Zykluszeiten und einer einfachen Wiederholbarkeit führt, die bei herkömmlichen Schweißtechniken nicht vorkommt.

Schritt für Schritt ein Blick auf Trägheits-Friktionsschweißen

1. Vorbereitung

Bestimmung der wichtigsten Schweißfaktoren: Masse des Schleifrads, Drehgeschwindigkeit, seitliche Schubkraft.

2. Rotation vor dem Kontakt

Eine Trägheitsreibungsschweißmaschine sieht einer herkömmlichen Werkstattdrehmaschine ähnlich, außer auf einer Seite ist ein Schleifen an einem Schwungrad befestigt, das eine speziell bestimmte Masse hat.

Dieser Schalter hält eine Komponente des Schweißes, während ein entgegengesetzter, nicht rotierender Schalter (der sich unter hydraulischem Druck axial bewegt) die andere hält.

Das Schwungrad dreht sich rasch, dreht sich bis zu einer vorgegebenen Geschwindigkeit und speichert kinetische Energie.

3Kontakt und Reibung

Sobald das Schwungrad die erforderliche Geschwindigkeit und das erforderliche kinetische Energieniveau erreicht hat, wird der Spindelmotor ausgeschaltet und ausgeschaltet (freier Radzustand).Der nicht rotierende hydraulische Ram wird das statische Stück in das rotierende Stück zwingen, wodurch eine extreme Menge an Reibung entsteht.

Diese Reibung erwärmt beide Materialien und weichert die Schweißflächen der Teile (nicht schmelzen) so weit, daß sie sich unter erheblichem Seitendruck verbinden können.

4. Verzögerung und Bindung

Wenn die Teile zusammengedrückt werden, dreht die kinetische Energie der Masse des Schwungrads die Komponente weiter, bearbeitet die Metalloberfläche und entfernt Verunreinigungen oder Leere.und die Oberfläche der Körner zu verfeinern,.

Die Wissenschaft hinter der Bestimmung der Masse des Schwungrads und der Drehgeschwindigkeit ist entscheidend, um eine extrem starke Bindung zu schaffen.und die Komponenten werden zu heiß und riskieren eine ungleichmäßige oder ineffiziente Bindung (und Materialverlust)Der Motor wird zu früh abgeschaltet und die Teile werden nicht heiß genug, um zu binden.

5Fertigstellung und Prüfung

Wenn das Schwungrad vollständig stoppt, ist das Schweißen abgeschlossen und der Schweißvorgang abgeschlossen.Schritte 02-04 dauern je nach Größe und Zusammensetzung der Materialien zwischen 15 und 45 Sekunden. (Für Referenz: Wenn Sie mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 300 Wörtern pro Minute lesen, könnte eine Walze in kürzerer Zeit hergestellt worden sein, als es dauerte, die Schritte 02-04 zu lesen.)

 

Vorteile des Trägheitsreibungsschweißens

Bedeutend verkürzte Zykluszeit

Es ist schwer zu überschätzen, wie deutlich die Zykluszeit durch den Einsatz eines Reibungsschweißprozesses verkürzt wird.

1. Maschinengesteuerter Prozess

Die Faktoren, die für die Regulierung des Schweißes von entscheidender Bedeutung sind (Rotationsgeschwindigkeit, Schwungradmasse und Schubkraft) werden maschinell gesteuert, was zu minimalen (wenn überhaupt) Abweichungen zwischen den einzelnen Produkten führt,im Gegensatz zu MIG- oder TIG-Schweißverfahren.

2Extreme Konsistenz und Wiederholbarkeit

Wenn diese Faktoren ermittelt sind (ein schneller Prozeß für erfahrene Schweißer), kann ein Bauteil schnell und ohne Unterbrechung des Prozesses reproduziert werden.Schaffung extremer Konsistenz und Wiederholbarkeit für fast jedes Projekt.

3. Mindestvorbereitung der Bauteile

A minimally prepared saw-cut surface is suitable for the inertia friction welding process because the displacement of plastic metal eliminates original surface conditions and expels any contaminants from the weld zone.

4. Mindestbearbeitung nach dem Schweißen erforderlich

Die Technik des Trägheitsreibungsschweißens erzeugt fast nette Bauteile, für die eine minimale Nachbearbeitung erforderlich ist.

5. Insgesamt schnellere Durchlaufzeit

Einfach ausgedrückt dauert das Trägheitsreibungsschweißverfahren im Vergleich zu herkömmlichen Schweiß- oder Bearbeitungstechniken nicht sehr lange.

Verknüpfung verschiedener Metalle

Normalerweise ist die große Diskrepanz zwischen den Schmelzpunkten zweier unterschiedlicher Metalle (z.B. Edelstahl und Aluminium)Bei der Herstellung von Schweißschutzmitteln (z. B. Kupfer und Stahl) wäre es unmöglich, sie mit herkömmlichen Verfahren zu schweißen., und erfordern eine Art mechanische Verbindung.

Das Trägheitsreibungsschweißverfahren erfordert keine Schmelze der Folienoberflächen, so dass, wenn die Werkstücke plastisiert werden,mit einer Breite von mehr als 20 mm,, bilden die Metalle eine hochintegre Verbindung ohne Legierung des Materials.

Die Möglichkeit, für ein Bauteil unterschiedliche Metalle auszuwählen, ermöglicht es dem Hersteller, die Verwendung teurer Metalle in Teilen des Werkstücks zu vermeiden, die kein solches Metall benötigen.

Dies reduziert nicht nur die Materialkosten des Schweißprozesses, sondern kann auch dazu beitragen, dass die Anwendung effizienter ausgeführt wird, da die Belastung des schwereren Materials reduziert wird.

Kostenreduzierung im Vergleich zur traditionellen Schweiß- und CNC-Bearbeitung

Durch das Trägheitsreibungsschweißverfahren werden sowohl Arbeitszeiten als auch Materialkosten erheblich eingespart.

1. Unterschiedliche Metalle schaffen Einsparungen


 

Wie bereits erwähnt, kann die Möglichkeit, unterschiedliche Metalle zu verwenden, den Herstellern helfen, Materialkosten zu sparen, indem sie die Notwendigkeit beseitigen, teure Metalle in der gesamten Komponente zu verwenden.

2. Verringerte Materialkosten, geringere Bearbeitungskosten

Das Verfahren erfordert weniger Rohstoffe, um die gleichen Ermüdungs- und Drehmomentschwellen wie bei anderen Verfahren geformten Teilen zu erreichen.Dies bedeutet eine Verringerung der Rohstoffkosten und der Bearbeitungszeit nach dem Schweißen, um zusätzliches Material zu entfernen.

3. Minimaler Schrott

Verglichen mit Komponenten, die mit einer CNC-Drehmaschine hergestellt werden, entfällt bei Trägheitsreibungsschweißen kaum Material.die dem Hersteller erlaubt, wesentlich weniger Materialien zu kaufen, um das gleiche Produktionsvolumen zu erzielen.


 

4. Reduzierte Betriebskosten

Die Kosten werden dadurch gesenkt, daß die für Fusionsschweißverfahren erforderlichen Gase, Füllstoffe und Flüsse nicht mehr benötigt werden.Die Bearbeitungskosten werden auch durch Senkung der Werkzeugkosten und Steigerung der Produktivität reduziert.

Hohe Schweißintegrität

Das Trägheitsreibungsschweißen ist ein Festkörperschweißverfahren, bei dem keine Gasporosität oder Schlackeinschlüsse möglich sind.

Durch das Reibungsschweißen entsteht eine 100%ige Bindung des Kontaktbereichs, wodurch Gelenke geschaffen werden, die der Qualität geschmiedeter Bindungen entsprechen.Die Schweißeigenschaften sind überlegen gegenüber Schweißvorrichtungen, die mit herkömmlichen Fusionsverfahren hergestellt wurden, wie z. B. MIG- oder TIG-Schweißen.

Der Prozess erzeugt letztendlich eine Gelenkfestigkeit, die mit der der Ausgangsmaterialien vergleichbar oder sogar größer ist.

Keine Mengenbeschränkung

Das Trägheitsreibungsschweißen ist eine kostengünstige Lösung für die Herstellung von Prototypen, kleinen Aufläufen oder großen, wiederholten Aufläufen für laufende Projekte.

Sicherheit der Arbeitnehmer

Durch die Beseitigung von gefährlichem hellem Licht und Spritzen aus geschmolzenem Material wird das Verletzungsrisiko am Boden erheblich verringert.


 

Wie man Trägheitsreibungsschweißverfahren am besten einsetzt

Das Trägheitsreibungsschweißen ist zwar eine äußerst nützliche und kostengünstige Methode zur Verbindung von Metallen und anderen Materialien, ist aber nicht für alle Anwendungen geeignet und hat einige Einschränkungen:

• Materialien müssen bei hohen Temperaturen formbar sein
• Beschränkungen entstehen durch das Vorhandensein einer brüchigen Phase in der Struktur (z. B. in Materialien wie Graphit, Mangansulfid, freies Blei oder Tellurium)
• Gusseisen ist von der Liste der Schweißmaterialien ausgeschlossen
• Bronze und Messing sind von der Liste ausgeschlossen, wenn sie einen hohen Bleigehalt (> 0,3%) aufweisen
• Die Winkelrichtung der geschweißten Teile ist derzeit nicht möglich.
• Die Grundverbindung muss ein Butt-Schweiß sein
• Im Allgemeinen muss die Gelenkfläche von mindestens einem Teil im Wesentlichen rund sein.

Anwendungen, die vom Trägheitsreibungsschweißen profitieren

1. Herstellung von Walzen

 

Das Trägheitsreibungsschweißverfahren reduziert die Kosten und die Zykluszeit für Hersteller, die auf industrielle Walzen angewiesen sind.

• Nip-Rollen: Nip-Rollen sind angetriebene Rollen, mit denen zwei oder mehr Blätter zusammengedrückt werden, um ein Lackprodukt zu bilden.und drückt Blasen oder Blasen aus.
• Zuführwalzen: Bei einer Blattdruckmaschine ist eine Zuführwalze eine der Gummiräder, die ein Blatt Papier vom Stapeltisch zu den Greifern transportiert.
• Wärmeübertragungswalzen: Wärmeübertragungswalzen sorgen für die Temperaturkontrolle, indem erhitzte oder gekühlte Flüssigkeit durch Spulen unter der Außenhülle der Rolle zirkuliert.Die Flüssigkeit kühlt oder erwärmt die Rolloberfläche auf die gewünschte Temperatur für die Anwendung.
• mit einer Leistung von mehr als 1000 W
• Fusions- und Druckwalzen
  
  
  
  
  
   

  2. Bohrungen und Bergbau

  Lesen Sie eine Fallstudie über die Verwendung von Trägheits-Friktionsschweißen zur Herstellung von Bohrstäben für ein Unternehmen in der Erdgasbergbauindustrie

• Ölbohrungen
• Erdgasbohrungen
• Wasserbohrungen

• 3Luftfahrtkomponenten, für die hochfeste Metalle erforderlich sind

  4. Pneumatische Druckanlagen

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