Зварювання тертям

Визначення і загальна характеристика

ЗВА́РЮВА­Н­НЯ ТЕРТЯ́М — зварюва­н­ня тиском із на­гріва­н­ням зʼ­єд­нуваних поверхонь унаслідок їх тертя одна від­носно іншої під час обертального, орбітального, зворотно-по­ступального руху або із на­гріва­н­ням і формува­н­ням зони зʼ­єд­на­н­ня спеціальним інструментом. Роз­різняють обертал. (конвенц., інерц.), орбітал., радіал., лінійне (вібрац.), з пере­мішува­н­ням З. т., а також наплавле­н­ня тертям. Нині найрозпо­всюдженішими є обертал. конвенц. та інерц. З. т. При З. т. деталі, що зʼ­єд­нуються, стискають певним зуси­л­лям, а одній з них надають обертал., орбітал. чи зворотно-по­ступал. пере­міще­н­ня. Суміжні поверх­ні деталей тертям на­грівають до температури, необхідної для отрима­н­ня звар. зʼ­єд­на­н­ня. Конвенц. З. т. виконують при по­стій. швидкості оберта­н­ня, яке різко гальмують на заключ. стадії процесу. При інерц. З. т. оберта­н­ня однієї з заготовок і введе­н­ня енергії у зону зʼ­єд­на­н­ня здійснюють від роз­крученого маховика, швидкість якого зменшується від за­даної початкової до нуля. Кон­структивна схема конвенц. та інерц. машин подібна і включає шпиндель з обертовим затискачем заготовки, супорт з необертовим затискачем, привід осьового зуси­л­ля, привід оберта­н­ня. У конвенц. машинах встановлено привід оберта­н­ня прямої дії та гальмів. при­стрій, у інерц. машинах — змін­ні маховики, жорстко звʼязані зі шпинделем. На поч. 1990-х рр. набуло роз­витку З. т. з пере­мішува­н­ням, за допомогою якого одержують пов­здовжні шви. При З. т. з пере­мішува­н­ням на­гріва­н­ня та формува­н­ня зʼ­єд­на­н­ня забезпечують спец. інструментом ступінчастого профілю, якому надають обертал. рухів і одночасно пере­міщують між стиснутими заготовками вздовж зʼ­єд­нуваних поверхонь. Кон­струкція машин для З. т. з пере­мішува­н­ням складається з опорної плити із затискачем деталей, що зварюються, механізмів оберта­н­ня та ліній. пере­міще­н­ня інструменту. Сучасне пром. устаткува­н­ня для З. т. — це повністю автоматиз. комплекси з компʼютер. керува­н­ням і системами операц. контролю якості зʼ­єд­нань. З. т. за­стосовують для зʼ­єд­на­н­ня різноманіт. металів і сплавів у однорід. та різнорід. сполучен­ні. Ним зварюють сталі різноманіт. класів; сплави на основі міді, алюмінію, титану, цирконію, нікелю, кобальту, магнію, тугоплав. металів (молібдену, вольфраму, ніобію, танталу), композиц. матеріали. Міцні та пластичні зʼ­єд­на­н­ня одержують у промисловості при З. т. різнорід. матеріалів — кон­струкц. сталей з жароміц. нікелевими сплавами, інструментал. сталями, міддю, латун­ню; алюмінію з міддю, титаном, ста­л­лю, деякими видами кераміч. матеріалів; композиц. матеріали на основі алюмінію та міді. Пере­ваги З. т.: висока продуктивність (до 600 зварювань за год.); висока та стабіл. якість зʼ­єд­нань (на рівні показників осн. металу); можливість зварюва­н­ня матеріалів у різнорід. сполучен­ні; гігієнічність та високі енергет. показники процесу; можливість повної автоматизації. У промисловості З. т. використовують для створе­н­ня стик. і тавр. зʼ­єд­нань. За допомогою З. т. виготовляють деталі ступінчастого профілю із заготовок різного діаметру, біметалеві пере­хідники із різноманіт. матеріалів, зварно-штампові, -ковані та -литі деталі; зварюють заготовки діаметром 1–200 мм суціл. і до 1 м трубчатого пере­різу з пл. до 1,45 × 105 мм². З. т. з пере­мішува­н­ням зʼ­єд­нують пластини товщиною 1,5–20 мм (у лаборатор. умовах одержано зʼ­єд­на­н­ня товщиною до 75 мм). З. т. широко за­стосовують у провід. галузях промисловості: аерокосмічній (компоненти авіац. газотурбін. двигунів, біметал. пере­хідники палив. систем ракет), інструментальній (металооб­роб. інструмент), автомобілебудуван­ні (клапани та вали роторів турбоком­пресорів двигунів, циліндри гідросистем, картери задніх мостів, кар­дан­ні вали, осі, ре­активні штанги), тракторобудуван­ні (вали, катки, траки, деталі стерн. управлі­н­ня), нафтовидобуван­ні (бурові штанги та труби), електротехніці (мідно-алюмінієві пере­хідники, деталі високовольт. апаратури). Ідея викори­ста­н­ня теплоти тертя для зварюва­н­ня металів виникла ще на­прикінці 19 ст. (зу­стрічається у працях англ. фізика Дж.-П. Джоуля), наплавле­н­ня тертям вперше згадується 1941 у патенті Великої Британії. 1952 укр. фахівець у галузі електрозварюва­н­ня К. Хрєнов навів приклади практич. за­стосува­н­ня т. зв. мех. зварюва­н­ня, при якому для зʼ­єд­на­н­ня металів використовувалася енергія тертя. Ви­вче­н­ня процесу З. т. і його за­стосува­н­ня у пром. мас­штабах роз­почато 1956 у СРСР. В Україні широкий роз­виток З. т. одержало після 1978 завдяки роботам, проведеним у Ін­ституті електрозварюва­н­ня АН УРСР (Київ; С. Кучук-Яценко).

Літ.: Сварка, резка и пайка метал­лов. К., 1952; Лебедев В. К., Черненко И. А., Михальски Р. и др. Сварка трением: Справоч. Ленин­град, 1987; Кучук-Яценко С. И. и др. Особен­ности сварки трением разнородных метал­лов и сплавов // АС. 2000. № 5; Зяхор И. В. Современ­ное оборудование для сварки трением // Там само. 2001. № 7.

І. В. Зяхор

Фотоілюстрації

×

❮ ❯

Завантажити статтю