შედუღების მეთოდების ფართო არჩევანია. მათ შორის არის ისეთი ეგზოტიკური პროცესი, როგორიცაა ხახუნის შედუღება. მისი განმასხვავებელი თვისებაა ისეთი სახარჯო მასალის არარსებობა, როგორიცაა ელექტროდები, შედუღების მავთული, დამცავი აირები. ახლად შემუშავებული მეთოდი ფართოდ აღიარებას იძენს.
გამოჩენის ისტორია
ხახუნის შედუღების ისტორია (FSW) დაიწყო 1991 წელს. ეს იყო ბრიტანეთის შედუღების ინსტიტუტის (TWI) ინოვაციური განვითარება. რამდენიმე წლის შემდეგ ტექნოლოგია გამოიყენეს თვითმფრინავებისა და გემების მშენებლობაში.
პირველი კომპანიები, რომლებმაც გამოიყენეს ახალი ტექნოლოგია წარმოებაში, იყვნენ ნორვეგიული საზღვაო ალუმინი და ამერიკული ბოინგი. მათ გამოიყენეს შედუღების მოწყობილობა ESAB კონცერნიდან, რომელიც სპეციალიზირებულია მბრუნავი ხახუნის შედუღების (PCT) სფეროში, მათ საწარმოებში.
2003 წლიდან კომპანია მუდმივად იკვლევს ხახუნის შედუღების შესაძლებლობებს. მაგალითად, იყვნენშემუშავებულია ალუმინის შენადნობების შედუღების მეთოდები და მათი მოდიფიკაციები, რომლებიც გამოიყენება თვითმფრინავების, გემების და სარკინიგზო კონტეინერების მშენებლობაში.
საავიაციო ინდუსტრიაში შესაძლებელი აღმოჩნდა მოქლონებული სახსრების შეცვლა შედუღებულით. უფრო მეტიც, FSW მეთოდით შედუღების სიჩქარე მნიშვნელოვნად აღემატება ელექტრული რკალის სიჩქარეს. 6 მ სიგრძის შედუღება შეიძლება ჩამოყალიბდეს ერთ წუთში, ხოლო ჩვეულებრივი შედუღების სიჩქარე არის მხოლოდ 0,8-2 მ/წთ ნაწილის 0,5 სმ სისქისთვის.
პროცესის არსი
ლითონის შეერთება ხდება შედუღების ზონაში ხახუნის მეთოდით გაცხელების გამო. ხახუნის შედუღების მთავარი შედუღების ხელსაწყო არის ლითონის ღერო, რომელიც შედგება ორი ნახევრისგან: საყელოსა და მხრისგან.
თავისი ამობურცული ნაწილით, მბრუნავი ღერო ჩაეფლო მასალაში, რაც იწვევს ძლიერ გაცხელებას. მისი მიწოდება შემოიფარგლება მხრით, რაც არ იძლევა საშუალებას შედუღების სამუშაო ნაწილის გავლა. გათბობის ზონაში მასალა საგრძნობლად ზრდის მის პლასტიურობას და მხარზე დაჭერით ქმნის ერთ მასას.
შემდეგი ნაბიჯი არის ღეროს მოძრაობა შედუღებული ზონის გასწვრივ. წინ სვლისას მხარში გახურებულ მეტალის მასას ურევს, რომელიც გაციების შემდეგ ძლიერ შეერთებას ქმნის.
რა გავლენას ახდენს STP-ის ხარისხზე
ხახუნის მორევით შედუღება მუდმივად განვითარებადი პროცესია. მაგრამ უკვე არის რამდენიმე პარამეტრი, რომელიც გავლენას ახდენს კავშირის ხარისხზე:
- ძალა გენერირებული ხელსაწყოს მიერ.
- არკვების მაჩვენებელიშედუღების თავი.
- მხრის მნიშვნელობა.
- წელის ბრუნვის წრეწირის სიჩქარე.
- დახრის კუთხე.
- წელის კვების ძალა.
შედუღების მახასიათებლების მანიპულირება საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ განსხვავებული ლითონების შეერთებას. მაგალითად, ალუმინი და ლითიუმი. ლითიუმს, მისი დაბალი სიმკვრივისა და მაღალი სიმტკიცის გამო, შეუძლია იმოქმედოს როგორც ალუმინის შენადნობის ნაწილების შენადნობი კომპონენტი, რაც საშუალებას აძლევს ამ ტექნოლოგიის გამოყენებას საჰაერო კოსმოსურ ინდუსტრიაში.
ხახუნის მორევით შედუღებამ შეიძლება ადვილად შეცვალოს გაყალბება, ჭედვა, ჩამოსხმა, როდესაც ისინი გამოიყენება რთულად შესატყვისი ლითონებისგან ნაწილების დასამზადებლად. მაგალითად, ფოლადები აუსტენიტის და პერლიტის სტრუქტურით, ალუმინისგან ან ბრინჯაოსგან დამზადებული ფოლადები.
რა სფეროებში გამოიყენება
ინდუსტრიები, როგორიცაა საავტომობილო ინდუსტრია, მუდმივად მუშაობენ იმაზე, თუ როგორ გაზარდონ პროდუქტის სიმტკიცის თვისებები მისი წონის შემცირებისას. ამ კუთხით მუდმივად ხდება ახალი მასალების დანერგვა, რომლებიც ადრე არადამახასიათებელი იყო დამუშავების სირთულის გამო. სულ უფრო და უფრო მეტი სტრუქტურული ელემენტები, როგორიცაა ქვეჩარჩოები და ზოგჯერ მთელი სხეულები მზადდება ალუმინისგან ან ალუმინის კომბინაციისგან.
ამგვარად, 2012 წელს, Honda-მ გამოიყენა დანამატების წარმოება და ხახუნის შედუღება თავისი მანქანებისთვის ქვეჩარჩოების შესაქმნელად. მათ შემოიღეს ფოლადისა და ალუმინის კომბინაცია.
მეტალის ფურცლების დამწვრობა შეიძლება მოხდეს ალუმინისგან კორპუსის შედუღების წარმოებისას. ეს ხარვეზი მოკლებულია STP-ს. გარდა ამისაელექტროენერგიის მოხმარება მცირდება 1,5-2-ჯერ, მცირდება სახარჯო მასალების ღირებულება, როგორიცაა შედუღების მავთული, დამცავი აირები.
გარდა მანქანის წარმოებისა, STP გამოიყენება შემდეგ სფეროებში:
- სამშენებლო მრეწველობა: ალუმინის საყრდენი ფერმები, ხიდების საყრდენები.
- რკინიგზის ტრანსპორტი: ჩარჩოები, ბორბლებიანი ბოჟები, ვაგონები.
- გემთმშენებლობა: ნაყარი, სტრუქტურული ელემენტები.
- თვითმფრინავი: საწვავის ავზები, ფიზელაჟის ნაწილები.
- კვების მრეწველობა: სხვადასხვა კონტეინერი თხევადი პროდუქტებისთვის (რძე, ლუდი).
- ელექტრო წარმოება: ძრავის კორპუსები, პარაბოლური ანტენები.
გარდა ალუმინის შენადნობებისა, ხახუნის შედუღება გამოიყენება სპილენძის ნაერთების მისაღებად, მაგალითად, სპილენძის კონტეინერების წარმოებაში დახარჯული რადიოაქტიური საწვავის განკარგვისთვის.
STP სარგებელი
FSW-ის შესწავლამ შესაძლებელი გახადა შედუღების რეჟიმების არჩევა შენადნობების სხვადასხვა ჯგუფის შეერთებისას. იმისდა მიუხედავად, რომ თავდაპირველად FSW შეიქმნა დაბალი დნობის წერტილის მქონე ლითონებთან სამუშაოდ, როგორიცაა ალუმინი (660 ° C), მოგვიანებით მისი გამოყენება დაიწყო ნიკელის (1455 ° C), ტიტანის (1670 ° C), რკინის შესაერთებლად. (1538 ° C).
კვლევამ აჩვენა, რომ ამ გზით მიღებული შედუღება თავისი სტრუქტურით სრულად შეესაბამება შესადუღებელი ნაწილების ლითონს და აქვს უფრო მაღალი სიმტკიცის მაჩვენებლები, დაბალი შრომის ხარჯები და დაბალი ნარჩენი დეფორმაცია.
სწორიაშედუღების შერჩეული რეჟიმი უზრუნველყოფს შედუღების მასალისა და შედუღებული ლითონის შესაბამისობის გარანტიას შემდეგი მაჩვენებლების მიხედვით:
- დაღლილობის ძალა:
- მოხრის და დაჭიმვის სიმტკიცე;
- სიმტკიცე.
უპირატესობები შედუღების სხვა ტიპებთან შედარებით
STP-ს ბევრი უპირატესობა აქვს. მათ შორის:
- არატოქსიკური. სხვა ჯიშებისგან განსხვავებით, არ ხდება ელექტრული რკალის წვა, რის გამოც გამდნარი ლითონი ორთქლდება შედუღების ზონაში.
- გაზრდილი ნაკერების ფორმირების სიჩქარე, რაც იწვევს ციკლის უფრო სწრაფ პერიოდს.
- ენერგიის ხარჯების ნახევრამდე შემცირება.
- არ არის საჭირო შედუღების შემდგომი დამუშავება. Friction Stir Tool ქმნის სრულყოფილ შედუღებას მოხსნის საჭიროების გარეშე.
- არ არის საჭირო დამატებითი სახარჯო მასალები (შედუღების მავთული, სამრეწველო აირები, ნაკადები).
- ლითონის სახსრების მოპოვების შესაძლებლობა, რომლებიც მიუწვდომელია სხვა ტიპის შედუღებისთვის.
- არ არის საჭირო შედუღების კიდეების სპეციალური მომზადება, გარდა გაწმენდისა და ცხიმის გაწმენდისა.
- შედუღების ერთგვაროვანი სტრუქტურის მიღება ფორების გარეშე, რაც იწვევს ხარისხის უფრო მარტივ კონტროლს, რომელიც რეგულირდება ხახუნის შედუღების დროს GOST R ISO 857-1-2009.
როგორ შემოწმდება შედუღების ხარისხი
შედუღების ხარისხი მოწმდება ორი ტიპის კონტროლით. პირველი გულისხმობს პროტოტიპის განადგურებასორი ნაწილის შეერთება. მეორე საშუალებას იძლევა გადამოწმება განადგურების გარეშე. გამოიყენება ისეთი მეთოდები, როგორიცაა ოპტიკური კონტროლი, აუდიომეტრიული გამოკვლევა. ეს ხელს უწყობს ფორების და არაერთგვაროვანი ჩანართების არსებობის დადგენას, რომლებიც ამცირებენ ნაკერის მახასიათებლებს. ხმის კონტროლის შედეგები არის დიაგრამა, რომელიც ნათლად აჩვენებს ადგილებს, სადაც აკუსტიკური ექო ნორმიდან გადახრილია.
მეთოდის ნაკლოვანებები
მრავალი უპირატესობით, ხახუნის შედუღების მეთოდს აქვს თანმხლები უარყოფითი მხარეები:
- მობილობის ნაკლებობა. STP გულისხმობს ფიქსირებული ნაწილების შეერთებას, ხისტად დამაგრებულ სივრცეში. ეს გარკვეულ თვისებებს აკისრებს ხახუნის შედუღების მოწყობილობას, როგორიცაა უმოძრაობა.
- დაბალი მრავალფეროვნება. მოცულობითი აღჭურვილობა კონფიგურირებულია იმავე ტიპის ოპერაციების შესასრულებლად. ამასთან დაკავშირებით, შედუღების მოწყობილობები განკუთვნილია კონკრეტული ამოცანებისთვის. მაგალითად, მანქანის გვერდების შესადუღებლად კონვეიერზე და სხვა არაფრისთვის.
- შედუღების ნაკერს აქვს რადიალური სტრუქტურა. ამასთან დაკავშირებით, გარკვეული სახის დეფორმაციის დროს ან როდესაც ნაწილი მუშაობს აგრესიულ გარემოში, შეიძლება დაგროვდეს შედუღების დაღლილობა.
STP-ის ჯიშები მოქმედების პრინციპის მიხედვით
შედუღების პროცესები ხახუნის საფუძველზე შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ტიპად:
- წრფივი ხახუნი. მეთოდის არსი არის მუდმივი კავშირის მიღება არა მბრუნავი წვერის მოქმედების შედეგად, არამედ ნაწილების ერთმანეთთან შედარებით გადაადგილების გამო. ზედაპირზე მოქმედებით შეხების წერტილში, ისინი ქმნიანხახუნი და შესაბამისად მაღალი ტემპერატურა. წნევის ქვეშ დნება მიმდებარე ნაწილები და წარმოიქმნება შედუღებული სახსარი.
- რადიალური შედუღება. ეს მეთოდი გამოიყენება დიდი დიამეტრის კონტეინერების, სარკინიგზო ტანკების წარმოებისთვის. ეს ემყარება იმ ფაქტს, რომ ნაწილების სახსრები თბება გარედან ჩაცმული მბრუნავი რგოლით. ხახუნის შედეგად ის იწვევს დნობის წერტილთან ახლოს ტემპერატურას. საწარმოს მაგალითი, რომელიც იყენებს ამ ტექნოლოგიას, არის Sespel, Cheboksary სატანკო მანქანების მწარმოებელი. ხახუნის მორევით შედუღება იკავებს შედუღების სამუშაოების დიდ ნაწილს.
- Stud შედუღება. ეს ჯიში ცვლის მოქლონების კავშირს. ეს ტიპი გამოიყენება გადახურვის კავშირებისთვის. მბრუნავი ქინძისთავი შედუღების ადგილზე ათბობს შესადუღებელ ნაწილებს. მაღალი ტემპერატურისგან ხდება დნობა და ქინძისთავები შიგნით აღწევს. გაგრილება ქმნის ძლიერ მუდმივ კავშირს.
STP-ის ჯიშები სირთულის დონის მიხედვით
შედუღების ოპერაციები, რომლებიც შესრულებულია ხახუნის გამოყენებით, შეიძლება დაიყოს გეგმარებულ და მოცულობით. ამ ჯიშებს შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ პირველ შემთხვევაში შედუღება წარმოიქმნება ორგანზომილებიან სივრცეში, ხოლო მეორეში - სამგანზომილებიან სივრცეში.
ამგვარად, პლანშეტური სახსრებისთვის, შედუღების მოწყობილობების მწარმოებელმა ESAB-მა შეიმუშავა 2D LEGIO მანქანა. ეს არის ხახუნის შედუღების რეგულირებადი სისტემა სხვადასხვა ფერადი ლითონებისთვის. სხვადასხვა ზომის ჯგუფებიმოწყობილობა საშუალებას გაძლევთ შედუღოთ მცირე და დიდი ზომის ნაწილები. მარკირების მიხედვით, LEGIO აღჭურვილობას აქვს რამდენიმე განლაგება, რომელიც განსხვავდება შედუღების თავების რაოდენობით, რამდენიმე ღერძული მიმართულებით შედუღების შესაძლებლობით.
არსებობს 3D რობოტები შედუღების სამუშაოებისთვის სივრცეში რთული პოზიციებით. ასეთი მოწყობილობები დამონტაჟებულია საავტომობილო კონვეიერებზე, სადაც საჭიროა რთული კონფიგურაციის შედუღება. ასეთი რობოტების ერთ-ერთი მაგალითია ESAB-ის Rosio.
დასკვნა
STP დადებითად ადარებს შედუღების ტრადიციულ ტიპებს. მისი ფართო გამოყენება გვპირდება არა მხოლოდ ეკონომიკურ სარგებელს, არამედ წარმოებაში დასაქმებული ადამიანების ჯანმრთელობის შენარჩუნებას.
