Immaginate di saldare senza fiamme, scintille o addirittura senza fondere il metallo. La saldatura per attrito offre proprio questo, sfruttando il calore generato dall'attrito per unire i materiali senza soluzione di continuità. Questo metodo, noto per la sua efficienza e resistenza, sta rivoluzionando il modo in cui le industrie affrontano la giunzione dei metalli. In questo articolo scopriremo come funziona la saldatura per attrito, i suoi vari tipi e i fattori che ne influenzano il successo. Preparatevi a esplorare un processo che potrebbe cambiare il futuro della produzione.
(1) Il principio della saldatura per attrito
Saldatura per attrito: È un metodo di saldatura a pressione che sfrutta il calore generato dall'attrito reciproco nel movimento relativo delle superfici di contatto delle parti da saldare per ottenere un collegamento affidabile dei materiali.
Il processo di saldatura avviene sotto pressione, dove i materiali da saldare generano attrito a causa del movimento relativo, causando l'aumento della temperatura dell'interfaccia e delle zone vicine, fino a raggiungere lo stato termoplastico.
Quando entra in gioco la forza d'urto, il film di ossido dell'interfaccia si frantuma, il materiale subisce una deformazione plastica e scorre, e si forma un giunto attraverso la diffusione degli elementi dell'interfaccia e le reazioni metallurgiche di ricristallizzazione.
Il processo di saldatura non aggiunge metallo d'apporto, non richiede flusso e non utilizza gas di protezione. L'intero processo di saldatura richiede solo pochi secondi.
L'attrito relativo ad alta velocità sotto pressione tra le superfici di giunzione delle due saldature produce due effetti:
1) Distrugge la pellicola di ossido o altro strato di contaminazione sulla superficie del giunto, esponendo il metallo pulito;
2) genera calore, formando rapidamente uno strato termoplastico sulla superficie del giunto. Sotto la successiva coppia di attrito e la pressione assiale, questi ossidi frantumati e parte dello strato plastico vengono estrusi dalla superficie del giunto per formare la scintilla, mentre il metallo rimanente, deformato plasticamente, costituisce il metallo saldato. Il sollevamento finale fa sì che il metallo saldato sia sottoposto a un'ulteriore forgiatura, formando un pezzo di buona qualità. giunto di saldatura.
Dal processo di saldatura, si può notare che il giunto di saldatura per attrito si forma al di sotto del punto di fusione del metallo saldato, quindi la saldatura per attrito appartiene al metodo di saldatura allo stato solido.
(2) Classificazione della saldatura per attrito:
La saldatura per attrito può essere classificata in tre tipi: rotazione del pezzo, pezzo fermo e altri movimenti. Questi tre tipi possono essere ulteriormente suddivisi come segue:
1. Rotazione del pezzo:
2. Pezzo fermo:
3. Altri movimenti:
È un tipo comune di saldatura per attrito. Durante il processo di saldatura, il pezzo in lavorazione viene continuamente azionato dal motore del mandrino per ruotare a velocità costante fino a quando non raggiunge il tempo di attrito o la quantità di deformazione per attrito specificati. A questo punto il pezzo smette immediatamente di ruotare e inizia la saldatura a forgia.
L'estremità rotante del pezzo è bloccata nel volano. All'inizio del processo di saldatura, il volano e l'estremità rotante del pezzo vengono accelerati a una certa velocità, quindi il volano viene sganciato dal motore principale.
Allo stesso tempo, l'estremità mobile del pezzo si sposta in avanti. Dopo il contatto con il pezzo, inizia il riscaldamento per attrito. Durante il processo di riscaldamento della saldatura per attrito, il volano viene frenato dalla coppia di attrito e la velocità diminuisce gradualmente. Quando la velocità raggiunge lo zero, il processo di saldatura termina.
Un anello anulare con una superficie smussata è montato sulla superficie terminale di un tubo con un'apertura divisa. Durante la saldatura per attrito, l'anello viene fatto ruotare e le forze radiali di attrito vengono applicate alle due estremità del tubo. Al termine dell'attrito, la rotazione dell'anello si arresta e viene applicata la pressione di spegnimento.
Il principio di funzionamento della saldatura per attrito è il seguente: Un ago di una certa forma in materiale duro resistente alle alte temperature viene ruotato e inserito in profondità nel bordo di due materiali da saldare.
La testa di agitazione regola la rotazione, generando una grande quantità di calore di attrito ai bordi delle due saldature, formando così una zona di rammollimento metallo-plastico in corrispondenza della connessione.
Questa zona di rammollimento plastico viene agitata e schiacciata sotto l'azione della testa di agitazione e scorre all'indietro lungo la cordone di saldatura con la rotazione della testa di agitazione, formando un flusso di metallo plastico. Nel processo di raffreddamento, dopo l'uscita della testa di agitazione, il metallo viene schiacciato per formare un giunto di saldatura in fase solida.
L'asta di metallo di rivestimento ruota ad alta velocità e applica una pressione di attrito al metallo madre. Grazie all'ampio volume del materiale madre, alla buona conduzione del calore e alla rapida velocità di raffreddamento, la superficie di attrito si sposta dall'interfaccia tra il metallo di rivestimento e il materiale madre al lato del metallo di rivestimento.
Allo stesso tempo, il metallo di superficie si solidifica e passa sul metallo madre per formare una saldatura di superficie. Quando il materiale madre ruota o si sposta rispetto alla barra di metallo di copertura, si forma un cordone di saldatura superficiale sul materiale madre.
Uno dei due pezzi da saldare è fisso e l'altro si muove avanti e indietro a una certa velocità, oppure i due pezzi si muovono l'uno rispetto all'altro. Sotto l'azione della pressione, l'interfaccia dei due pezzi genera calore per attrito, ottenendo così la saldatura.
La saldatura ad attrito orbitale è un metodo di saldatura di recente sviluppo, utilizzato principalmente per la saldatura di pezzi di sezione non circolare.
Per la saldatura ad attrito orbitale rettilineo, il pezzo da saldare viaggia lungo un binario rettilineo, con una certa ampiezza e frequenza che assicurano che la velocità di vibrazione raggiunga il valore richiesto, rendendo la superficie di saldatura fare attrito vibrazionale relativo e ripetitivo.
Per la saldatura a frizione orbitale circolare, ogni punto di massa del pezzo si muove con lo stesso raggio e la stessa velocità, spostandosi lungo l'orbita circolare per far sì che la superficie di saldatura faccia attrito con il movimento relativo. Dopo che il giunto è stato riscaldato al temperatura di saldatura, il movimento di attrito del pezzo viene interrotto e si procede al ribaltamento.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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