Marruskadura nahasteko soldadura: altzairuzko xafla eta puntu urtze altuko materialak kostu baxuan soldatzea

Argitaratze-data:

2025-06-11

Hondak produktu masiboetarako egokia den altzairua eta aluminio-aleazioa marruskadura-nahasketa bidez soldatzeko teknologia garatu zuen, eta Tohokuko Unibertsitateak eta Hitachik altzairua eta titanioa bezalako puntu urtze altuko metalak solda ditzakeen kobalto-aleazioko nahasketa-burua garatu zuten. Lehenago ekoizpen-mailan aluminio-aleazioa, kobre-aleazioa eta magnesio-aleazioa bezalako puntu urtze baxuko metalei mugatuta zegoen marruskadura-nahasketa bidezko soldadura (FSW: Friction Stir Welding) altzairua bezalako puntu urtze altuagoko metaleetara hedatzen hasi da*1.

*1 Atmosfera estandarrean, aluminioaren urtze-puntua 660 ℃-koa da, kobrea 1083 ℃-koa eta magnesioa 651 ℃-koa. Burdina, berriz, 1539 ℃-ra iristen da, eta titanioa 1727 ℃-ra.

Marruskadura-beroak metala bigundu eta likido likatsuaren antzeko bihurtzen du

Marruskadura bidezko soldadura esan nahi du: goialdean irtengunea (marruskadura-orratza) duen zilindro-formako buru bat erabiliz, elkarrekin soldatu beharreko bi plaken (oinarrizko materiala) edo gainjarritako bi plaken soldatu beharreko zatien gainetik, burua biratzen eta presioa egiten duen bitartean, bi plakak elkarrekin soldatzen dituen teknika.

Errotatzen ari den nahaste-orratzak eta xaflaren artean sortzen den marruskadura-beroak nahaste-orratzaren inguruko metala bigundu eta likatsua bihurtzen du; errotatzen ari den nahaste-orratzak horri esker sartzen da xaflan. Horrela, nahaste-orratzaren inguruan bigundutako metala elkarrekin nahasten da (jario plastikoa gertatzen da), bi metalezko xaflak bat eginez, edo bi metalezko xaflen elkarketa-gainazalean metal-lotura sortuz, biak bat eginez.

Lehen tenperatura altuari eusten dion nahaste-bururik ez zegoen

Marruskadura bidezko soldaduraren abantailak lau hauek dira: (1) oinarrizko materiala urtu gabe solda daitekeenez (fase solidoko soldadura), soldadura ondorengo deformazioak eta soldadura-akatsak oso gutxi dira, eta horrela produktuen kalitatea hobetu eta kostua murriztu daiteke; (2) urtze bidezko soldadura baino energia gutxiago kontsumitzen du; (3) ez du babes-gasik behar; (4) zarata txikia da eta ez du hautsik sortzen. Gainera, teknika hau oso eraginkorra da material desberdinak soldatzeko, eta horregatik sektorearen arreta handia erakarri du; atal bakoitzerako material egokia aukeratuz, pisua arintzea eta antzeko efektuak lortzea espero da*2. Baina artikuluaren hasieran aipatu bezala, aurretik ekoizpen-mailan marruskadura bidezko soldadura erabil zitekeen materiala puntu urtze baxuko metaletara mugatzen zen.

*2 Marruskadura bidezko soldadura nahastearekin eta oinarrizko materiala urtzen duen fase likidoko soldadurarekin —urtze bidezko soldadurarekin— alderatuta, soldadura-tenperatura baxuagoa da, eta erraza da soldadura-baldintzak ezarriz soldaduraren sarrera-beroa kontrolatzea. Horregatik, erraz murriz daiteke soldadura-erresistentzia jaistearen erantzule nagusia den konposatu intermetalikoen sorrera. Konposatu intermetalikoen geruzaren lodiera txikituta, soldadura-atalaren erresistentzia handi daiteke. Marruskadura bidezko soldadura nahastearekin egitean, nahasketa gehiegizkoa bada, konposatu intermetaliko ugari sortzen dira era berean.

Marruskadura bidezko soldaduraren erabilera aurretik puntu urtze baxuko metaletara mugatzearen arrazoia da ez zegoela ekoizpen-mailarako egokia zen prezio baxuko tenperatura altuko marruskadura-bururik. Aluminiozko aleazioetan marruskadura bidezko soldadura egitean, normalean altzairuzko tresna-altzairua eta antzeko materialez egindako burua erabiltzen da. Buru horrekin altzairua eta titaniozko aleazioa bezalako puntu urtze altuko metalak soldatzean, metal horiek biguntzen diren tenperatura altuko eremuan burua ere bigundu egiten da, eta buruak higadura larria jasaten du, erabili ezinik. Zeramika eta tungsteno-renio aleazioa bezalako altzairua ez den materialez egindako buruak garatu diren arren, buru horien prezioa oso altua da eta ez dira egokiak ekoizpen-mailarako.

Nahastu beharrik gabe altzairuak gainazal berria agertarazten du

Hondak garatutako marruskadura-nahasketa bidez altzairua eta aluminio-aleazioa soldatzeko teknologia gainjarritako altzairuzko eta aluminio-aleazioko oinarrizko materialak lotzeko erabiltzen da. Bere ezaugarririk nabarmenena aluminio-aleazioa soilik nahasten duela da, altzairua nahastu gabe (1. irudiko beheko irudia). Horrela, nahasketa-buruaren tenperatura gehiegi igotzea saihesten da.

Altzairua nahastu beharrik gabe altzairua eta aluminio aleazioa elkarrekin soldatzea posible da altzairuaren eta aluminio aleazioaren artean metal-lotura sortzen delako. Hau da, teknologiak ez du altzairua nahasten, altzairuaren gainazaleko estaldura eta oxidazio-geruza kentzen ditu. Modu horretan, altzairuaren gainazal berria agerian uzten da, eta nahastearen bidez aktibitatea handitu zaion aluminio aleazioarekin metal-lotura sortzen da. Metal-lotura horren presentziak altzairua eta aluminio aleazioa bat egitea ahalbidetzen du*3.

*3 Altzairuaren eta aluminiozko aleazioaren artean ura eta antzekoak sartzen direnean, korrosio bimetalikoa (korrosio elektrikoa) gertatzen da; teknologia honek silizio-geruza bat tartekatuz ekiditen du fenomeno hori altzairuaren eta aluminiozko aleazioaren artean.

Hondak Ipar Amerikako merkaturako 'Accord' modelo berriaren aurreko azpi-xasisan erabili zuen teknologia hori, eta hainbat efektu lortu zituen (2. irudia). Zehazki, jatorrizko altzairuzko azpi-xasisaren pisua % 25 murrizteaz gain, soldadurako energia-kontsumoa % 50 inguru murriztu zen. Gainera, teknologia horrekin azpi-xasiaren eta esekiduraren muntaketa-puntuen egitura aldatu zen, muntaketa-puntuen zurruntasuna % 20 handituz, eta horrek ibilgailuen portaera dinamikoa hobetzen lagundu zuen.

Aplikazio-eremuak material berrien bidez zabaltzea

Bestalde, Tohoku Unibertsitateak, Hitachi Ltd.-k eta Hitachi Metals Precision Instruments enpresak tenperatura altuak jasateko gai den kostu baxuko nahaste-burua garatu zuten, marruskadura-nahasketa soldaduraren aplikazio-eremua zabalduz (3. irudia). Nahaste-buru honek erabiltzen duen materiala Tohoku Unibertsitateak eta Hitachi Ltd.-k elkarrekin garatu zuten, eta material horren eta nahaste-buruaren (galdaketa) ekoizpen masiboko teknologia Hitachi Ltd.-k eta Hitachi Metals Precision-ek elkarrekin garatu zuten arrakastaz. Nahaste-buru hau altzairua, titanio-aleazioa eta zirkonio-aleazioa bezalako puntu urtze altuko metaletan marruskadura-nahasketa soldadura egiteko erabil daiteke, eta 2013ko udazkenean saltzen hastea aurreikusten da. Hitachi Metals Precision Instruments-ek “prezioa etorkizunean eztabaidatuko da” adierazi zuen arren, ekoizpen masiboaren mailan erabil daitekeen prezio-tartean ezarriko dela uste da.

Northeast Universityk eta beste batzuek marruskadura bidezko soldaduraren nahaste-bururako garatutako materiala kobalto-aleazioa da, eta haren barnean tenperatura altuetan ere erresistentzia handia mantentzen duten konposatu intermetalikoak daude banatuta. Zehazki, kobaltoan oinarritutako aleazioan Co3 (Al, W) dago banatuta. Gakoa Co3 (Al, W) banaketa mikrofin uniformea lortzea da, eta banaketa-kopurua eta ale-mugen forma nahi den egoerara hurbiltzea. Horretarako, osaera eta tratamendu termikoko metodo egokiagoak erabili ziren.

Oraingoz pentsatutako nahaste-buru horren material egokiak karbono-altzairua, trakzio handiko altzairua, titanio-aleazioa (Ti-6Al-4V eta antzekoak), titanio purua eta kobrezko aleazioa dira. Zenbait material zaila da nahaste-buru hori erabiltzea erresistentzia eta lodiera dela eta, baina, oro har, marruskadura bidezko soldadura egiteko objektua nahaste-buruaren tenperatura (konbinazio-tenperatura) gehienez 1000 ℃ ingurukoa den materiala da.

Aurreko orrialdea

Metal-euskarriaren bizitza erabilgarria luzatzea, auto-konponketako korrosio-kontrako babeslea den Jufudun arrakastaz garatu da

FCSE | Muga-ikerketak: eguzki-argiak bultzatutako "auto-konponketa" estaldura antifoulinga

Hurrengo orrialdea

Aurreko orrialdea:

Metal-euskarriaren bizitza erabilgarria luzatzea, auto-konponketako korrosio-kontrako babeslea den Jufudun arrakastaz garatu da

Hurrengo orrialdea:

FCSE | Muga-ikerketak: eguzki-argiak bultzatutako "auto-konponketa" estaldura antifoulinga

Lotutako albisteak

2026ko makina-lantze produktuen aurkezpena Wuhan Kaiming High-Tech-en makineria-ekipoen gainazal metalikoaren konponketa soluzio profesionala

2026-08-15

2026ko mekanizazioaren funtzionamendu-printzipioaren azalpen zehatza Ekipo mekaniko profesionalen metalezko gainazalen leheneratzearen ezagutza praktikoa

2026-07-31

2026ko mekanizazio-arazo ohikoenen azterketa osoa: prozesu-matxuren konponketa eta optimizazio eraginkorrerako gida praktikoa

2026-07-16

2026ko mekanizazio-prozesu osoaren arreta-guneak: kostuak murrizteko, kalitatea hobetzeko eta matxurak saihesteko gida praktikoa

2026-07-01

Mekanizazioaren aplikazioak sektore guztietan, 2026an: gainazal metalikoen konponketa osagarrien bidez kostuak murrizteko eta eraginkortasuna hobetzeko gida

2026-06-16

2026ko mekanizazio-sektoreko azken berriak: fabrikazio-enpresen teknologia berritzeko, kostuak murrizteko eta eraginkortasuna hobetzeko azterketa osoa

2026-06-01

Partekatu:

Zerrendara itzuli