23 października 2021


Technologia zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału zgrzeiny (Friction Stir Welding – FSW) daje obecnie  możliwości łączenia twardych metali, takich jak tytan i stale stopowe.

Tim Stotler, Jeff Bernath

Pierwszymi materiałami, które zgrzewano tą metodą były stopy aluminium, natomiast samo narzędzie było wykonane ze stali. Aluminium ulega uplastycznieniu w temperaturze około 480°C – dlatego wykonane ze stali narzędzie ma wystarczającą wytrzymałość, aby długo i wydajnie pracować. W rezultacie metoda FSW znalazła powszechne zastosowanie przy łączeniu elementów ze stopów aluminium serii 2xxx, 5xxx czy 6xxx, o małych przekrojach (grubość do 6 mm), zwłaszcza w stoczniach i kolejnictwie. Niemniej jednak metodę tę można z powodzeniem wykorzystywać do łączenia elementów aluminiowych znacznie grubszych (od 13 do 38 mm) i to za jednym przejściem. Dla porównania, tradycyjne spawanie łukowe wymaga kilku przejść, aby połączyć tak grube elementy. W rezultacie, jeżeli takich zgrzein jest kilka, to cały proces robi się bardzo pracochłonny.

Metoda FSW daje możliwość łączenia szerokiej gamy innych materiałów, zwłaszcza tych, które zawierają miedź, magnez, tytan oraz stali, i stopów niklu. Prawdziwym wyzwaniem w procesie zgrzewania stopów twardych okazało się samo narzędzie. Każdy materiał wymaga innej temperatury i parametrów w celu uzyskania poprawnego połączenia zgrzewanego.
Dla charakteryzujących się wysoką temperaturą topnienia – stali, tytanu czy stopów niklu, materiał narzędzia musi wytrzymać temperatury zgrzewania powyżej 1200°C, jak również znaczne obciążenia. Projektując takie narzędzie testowano różne materiały w celu sprawdzenia, jak postępuje ich zużycie oraz jakim ulegają deformacjom.

Poniższy artykuł opisuje działania, które doprowadziły do zaprojektowania narzędzia z odpowiedniego materiału i o właściwym kształcie dla potrzeb prawidłowego zgrzewania stopów twardych metodą FSW.

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 7/8 (22/23) lipiec/sierpień 2009