זה ריתוך בחיכוך!
בואו להכיר אחד את השני היום!
טכנולוגיית Friction stir welding הומצאה על ידי המכון הבריטי לריתוך (TWI) בשנת 1991. הוא הגיש בקשה לפטנט המצאה בבריטניה בשנה שלאחר מכן והגיש בקשה להגנת פטנט במדינות שונות ברחבי העולם. מאז הגנת הפטנט וחשיפת הפטנט, נעשה שימוש נרחב יותר ויותר בטכנולוגיית חיכוך ריתוך ובעיקר בתחום מבני מתכת קלה כגון סגסוגות אלומיניום וסגסוגות מגנזיום. זה גם השיג התפתחות מסוימת בתחום החומרים בנקודת התכה גבוהה.
בנוסף ליתרונות של טכנולוגיית ריתוך חיכוך רגילה, ניתן לחבר ריתוך בחיכוך גם במגוון צורות מפרקים ומצבי ריתוך שונים. נורבגיה הקימה את הציוד המסחרי הראשון בעולם לריתוך בחיכוך, שיכול לרתך לוחות אלומיניום בעובי של 3-15 מ"מ ובגודל של 6×16; בשנת 1998, מעבדת החלל וההגנה של חברת בואינג בארצות הברית הציגה טכנולוגיית ריתוך בעור חיכוך, באמצעות זה משמש לריתוך רכיבי רקטות מסוימים; מקדונל דאגלס משתמשת גם בטכנולוגיה זו לייצור מיכלי הנעה עבור רכב השיגור שלה דלתא.
שיטת הריתוך בחיכוך זהה לריתוך חיכוך קונבנציונלי. ריתוך בחיכוך מערבב משתמש גם בחום חיכוך ובחום עיוות פלסטי כמקורות חום לריתוך. ההבדל הוא שבתהליך הריתוך בחיכוך, מוחדרת גליל או מחט ערבוב בצורה אחרת (כגון גליל מושחל) לתוך המפרק של חומר העבודה, והסיבוב המהיר של ראש הריתוך גורם לו להתחכך בחומר הריתוך. חומרי עבודה לריתוך. כתוצאה מכך, הטמפרטורה של החומר במפרק עולה ומתרככת. במקביל, חיכוך בחיכוך מוחל על החומר להשלמת הריתוך. תהליך הריתוך מוצג באיור "דיאגרמת ריתוך ערבול חיכוך". במהלך תהליך הריתוך יש לקבע את חומר העבודה בצורה נוקשה על כרית הגיבוי, קצה ראש הריתוך מסתובב במהירות גבוהה והתפר לאורך קצה חומר העבודה נע ביחס לחומר הריתוך. החלק הבולט של ראש הריתוך משתרע לתוך החומר לצורך חיכוך וערבול. הכתף של ראש הריתוך משפשפת את פני השטח של חומר העבודה כדי ליצור חום ומשמשת למניעת גלישת החומר הפלסטי, ובמקביל, היא יכולה להסיר את סרט תחמוצת פני השטח.
במהלך תהליך הריתוך, המחט המערבבת משתרעת לתוך המפרק של חומר העבודה תוך כדי סיבוב. חום החיכוך בין ראש הערבול המסתובב (בעיקר כתף הציר) לבין חומר העבודה גורם לחומר שלפני ראש הריתוך לעבור עיוות פלסטי חזק, ולאחר מכן, כאשר ראש הריתוך זז, חומר בעל עיוות פלסטי מושקע בהדרגה מאחורי ראש הריתוך. , יצירת תפר ריתוך בחיכוך. לריתוך בחיכוך ערבוב אין דרישות גבוהות לציוד. הדרישות הבסיסיות ביותר הן התנועה הסיבובית של ראש הריתוך והתנועה היחסית של חומר העבודה. אפילו מכונת כרסום יכולה לעמוד בקלות בדרישות לריתוך קת צלחת שטוחה קטנה. עם זאת, הקשיחות של ציוד ואביזרי ריתוך חשובה ביותר. ראש הערבוב עשוי בדרך כלל מפלדת כלי, ואורך ראש הריתוך בדרך כלל קצר מעט מעומק הריתוך הנדרש. יש לציין כי ריתוך המערבולת החיכוך מסתיים עם חור מפתח בקצה המסוף. בדרך כלל, ניתן לחתוך או לאטום את חור המנעול בשיטות ריתוך אחרות. בתגובה לבעיית חור המנעול פותח בהצלחה ראש ערבוב טלסקופי, אשר לא ישאיר חור מנעול ריתוך לאחר הריתוך.
בַּקָשָׁה
אין צורך בחומרים מתכלים אחרים לריתוך במהלך תהליך הריתוך, כגון מוטות ריתוך, חוטי ריתוך, שטף וגזי מגן. הדבר היחיד שנצרך הוא בוחש הריתוך.
ריתוך בחיכוך מערבב שימש בהצלחה בחיבור של מתכות לא ברזליות. עם זאת, בשל מגבלות המאפיינים של שיטת הריתוך, היא מוגבלת לריתוך של רכיבים מבניים פשוטים, כגון מבנים ישרים או מבנים גליליים, ולחומר העבודה צריך להיות תמיכה או ריפוד טובים. באופן עקרוני, ניתן להשתמש בריתוך בחיכוך לריתוך בעמדות שונות, כגון ריתוך שטוח, ריתוך אנכי, ריתוך עילי וריתוך כלפי מטה; הוא יכול להשלים צורות שונות של חיבורי ריתוך, כגון חיבורי קת, חיבורי פינות ומפרקי חך, ואפילו מבנים בעוביים משתנים. החיבור עם חומרים רב-שכבתיים יכול להתבצע גם לריתוך של חומרי מתכת שונים.
בנוסף, ריתוך בחיכוך, כשיטת ריתוך שלב מוצק, גורם לזיהום סביבתי מועט לפני ובמהלך הריתוך. חומר העבודה אינו דורש דרישות ניקוי והכנה קפדניות לפני הריתוך. החיכוך והערבול במהלך תהליך הריתוך יכולים להסיר את סרט התחמוצת על פני הריתוך, ואין עשן או ניתזים במהלך תהליך הריתוך. יחד עם זאת, הרעש נמוך. מכיוון שריתוך בחיכוך מסתמך רק על הסיבוב והתנועה של ראש הריתוך כדי לרתך בהדרגה את כל הריתוך, הוא חוסך יותר באנרגיה מאשר ריתוך היתוך או אפילו ריתוך חיכוך קונבנציונלי.
מכיוון שכניסת החום במהלך ריתוך בחיכוך קטן יותר מזו של ריתוך היתוך, אין התכה של מתכת במפרק. זהו תהליך ריתוך במצב מוצק השומר על המאפיינים המתכתיים של המתכת הבסיסית בסגסוגת ויכול לרתך חומרים מרוכבים מטריצת מתכת ולהתמצק במהירות. חומרים שעלולים לגרום לתגובות שליליות כאשר משתמשים בהם לריתוך היתוך.
תעשיות היישומים העיקריות כוללות תעופה וחלל, תעשייה ביטחונית, בניית ספינות, רכבות וכבישים מהירים, ייצור רכב ותעשיות אלקטרוניקה.
