Princip rada i područja primjene zavarivanja trenjem

U mehaničkim proizvodnim operacijama uobičajeno je da se metalne površine izradaka lijepe i zavaruju zajedno zbog topline koja nastaje trenjem, kao što je tokarenje izradaka na alatnim strojevima. Kroz analizu ovih fenomena adhezije i zavarivanja može se razumjeti bit zavarivanja trenjem. Zavarivanje trenjem je metoda zavarivanja koja koristi toplinu trenja i toplinu plastične deformacije stvorenu trenjem kontaktne površine obratka za podizanje temperature u blizini sučelja do temperaturnog raspona blizu, ali ispod točke taljenja, uzrokujući plastičnu deformaciju obratka i teče pod pritiskom. To se postiže difuzijom i rekristalizacijom međusklopnih molekula.

Postoje mnoge metode zavarivanja trenjem, a na temelju trajektorije djelovanja trenja i karakteristika procesa, one uobičajene u stvarnoj proizvodnji uključuju zavarivanje trenjem s kontinuiranim pogonom, zavarivanje trenjem za pohranu energije, zavarivanje trenjem s faznom kontrolom, zavarivanje trenjem uz inerciju, zavarivanje trenjem na stazi i zavarivanje trenjem uz miješanje. Među njima, kontinuirano pogonsko zavarivanje trenjem, fazno zavarivanje trenjem, inercijsko zavarivanje trenjem i zavarivanje trenjem tračnica oslanjaju se na relativno gibanje trenjem između zavarenih dijelova za stvaranje toplinske energije, što se zajedno naziva tradicionalno zavarivanje trenjem. Zavarivanje trenjem s miješanjem, ugrađeno zavarivanje trenjem, zavarivanje trenjem trećeg tijela i zavarivanje trenjem su postupci zavarivanja koji se oslanjaju na toplinu koju stvara relativno trenje između glave za miješanje i obratka.

Proces zavarivanja trenjem može se grubo podijeliti u četiri faze:

1. Pretvorba mehaničke energije trenja u toplinsku energiju;

2. Plastična deformacija materijala;

3. Tlak kovanja u termoplastičnim uvjetima;

4. Zaključak intermolekulskog difuzijskog rekristalizacijskog zavarivanja.

U usporedbi s tradicionalnim zavarivanjem, zavarivanje trenjem ima nižu temperaturu i potrošnju energije, s potrošnjom električne energije samo 20% od tradicionalnog zavarivanja. I isti i različiti metali mogu se učinkovito zavarivati. A točnost zavarivanja je visoka. Najveća pogreška u ukupnoj duljini predkomora za izgaranje dizelskih motora proizvedenih zavarivanjem trenjem je ± 0,1 milimetara. Stabilna kvaliteta zavarivanja i visoka čvrstoća mogu uvelike produžiti životni vijek proizvoda. Postupak zavarivanja nije prikladan za bilo kakve dodatke za zavarivanje i čist je, higijenski i bez zagađenja. U isto vrijeme, zona utjecaja topline je mala, brzina zavarivanja je velika, a temperatura procesa je niža od temperature taljenja, učinkovito smanjujući nedostatke skrućivanja. Za razliku od tradicionalnog elektrolučnog zavarivanja, zavarivanje trenjem ne predstavlja nikakve opasnosti kao što su iskre, svjetlo luka ili štetni plinovi, što ga čini pogodnijim za zaštitu zdravlja i sigurnosti okoliša.

Sa svojim visokokvalitetnim, učinkovitim tehničkim karakteristikama koje štede energiju i bez zagađenja, zavarivanje trenjem se sve više primjenjuje u područjima kao što su zrakoplovstvo, vozila na nuklearnu energiju i mehanička proizvodnja. Privukao je veliku pažnju industrijaliziranih zemalja i uložio je velika sredstva u razvoj i primjenu tehnologije. Uvriježeno je mišljenje da je zavarivanje trenjem pouzdana, ponovljiva i pouzdana tehnologija zavarivanja.

S izvrsnim učinkom zavarivanja zavarivanja trenjem, ova tehnologija također može učinkovito dovršiti različite operacije popravka, kao što su napuknuća ključnih strukturnih komponenti, pogreške u položaju rupa u limu, defekti lijevanja, pukotine u gašenju i drugi problemi. Zavarivanje frikcijskim čepom je postupak zavarivanja u čvrstom stanju s velikom brzinom zavarivanja, malom zonom utjecaja topline i čvrstoćom popravka koja doseže preko 90% čvrstoće tijela. Proces popravka je potpuno automatiziran, pouzdan u kvaliteti, a zavareni dijelovi ispunjavaju visoke standardne zahtjeve upotrebe, smanjujući ekonomske i planske gubitke materijala i otpadanja dijelova.