Friction stir welding: lege kosten foar it lassen fan stielplaat en oare materialen mei heech smeltpunt

Utjefte tiid:

2025-06-11

Honda hat in technyk ûntwikkele dy't geskikt is foar massaproduksje om stiel en aluminiumlegiering mei wriuwing-stir-laskjen te lassen, en de Tohoku-universiteit fan Japan en Hitachi hawwe in kobaltlegierings-stirringskop ûntwikkele dy't stiel en titanium en oare metalen mei hege smeltpunten lasse kin. Earder wie it wriuwing-stir-laskjen (FSW: Friction Stir Welding) op massaproduksjenivo beheind ta metalen mei lege smeltpunten lykas aluminiumlegiering, koperlegiering en magnesiumlegiering; no begjint it tapassingsgebiet him út te wreidzjen nei stiel en oare metalen mei hegere smeltpunten*1.

*1 By standertatmosfearyske druk is it smeltpunt fan aluminium 660℃, fan koper 1083℃ en fan magnesium 651℃. Mar izer is wol 1539℃ en titaan wol 1727℃.

Wriuwingswaarmte fersachtet it metaal ta in taaie massa

Wriuwlaskjen is in technyk wêrby't in laskkop mei in útstekend diel (de wriuwpen) oan 'e boppekant fan it te laskjen diel fan twa tsjininoar lizzende platen (basismateriaal) of twa oerinoar lizzende platen draait en tagelyk drukt, sadat de twa platen oaninoar laske wurde.

De wriuwingswaarmte dy't ûntstiet tusken de draaiende stirringsnaald en de plaat makket it metaal om 'e stirringsnaald hinne sêft as slym, wêrtroch't de draaiende stirringsnaald yn 'e plaat dringe kin. Sa fermingt it sêft wurden metaal om 'e stirringsnaald hinne (plastyske streaming), wêrtroch't de twa metalen platen ien wurde, of der foarmet him in metaalbining op it gearfoegingsflak fan 'e twa metalen platen, wêrtroch't se ien wurde.

Eartiids ûntbruts in waarmtebestindige mingskop

Wriuwlaskjen hat de folgjende fjouwer foardielen: (1) om't it basismateriaal net smolten hoecht te wurden om te laskjen (fêste-faze-laskjen), binne de ferfoarming en laskdefekten nei it laskjen tige lyts, wat de kwaliteit fan it produkt ferbetterje en de kosten ferleegje kin; (2) it besparret enerzjy yn ferliking mei smeltlaskjen; (3) der is gjin beskermjend gas nedich; (4) it makket net folle lûd en produsearret gjin stof. Boppedat is de technyk tige effektyf foar it laskjen fan ferskillende materialen, dêrom kriget er in soad oandacht yn 'e sektor en wurdt ferwachte dat er troch it kiezen fan passende materialen per ûnderdiel effekten lykas gewichtsreduksje berikke kin*2. Mar lykas yn 'e ynlieding fan dit stik oanjûn, wie it earder allinnich mooglik om wriuwlaskjen op produksjenivo te brûken foar metalen mei in leech smeltpunt.

*2 Ferlike mei wriuwwjokkende laskjen en smeltlaskjen fan it basismateriaal — smeltlaskjen — is de lastemperatuer leech en is it maklik om de waarmte-ynfier by it laskjen te behearskjen troch de laskbetingsten yn te stellen. Dêrtroch kin it ûntstean fan metaalferbiningen, de wichtichste oarsaak fan ferlege lasksterkte, maklik fermindere wurde. Troch de dikte fan de laach fan metaalferbiningen te ferminderjen, kin de sterkte fan it lasplak ferhege wurde. By wriuwwjokkende laskjen wurde by oermjittich wriuwwjen likegoed in soad metaalferbiningen foarme.

De reden dat it gebrûk fan wriuwlaskjen earder beheind wie ta metalen mei in leech smeltpunt, wie it gebrek oan betaalbare, waarmtebestindige laskkoppen dy't geskikt wiene foar massaproduksje. By it wriuwlaskjen fan aluminiumlegearings wurde oer it algemien laskkoppen fan stielmaterialen lykas gereidskipstiel brûkt. By it laskjen fan metalen mei in heech smeltpunt lykas stiel en titaniumlegearings mei sokke laskkoppen, sille de laskkoppen sels ek sêft wurde yn it hege-temperatuergebiet dêr't dy metalen sêft wurde, wat ta slimme slitaazje fan 'e laskkop liedt en it gebrûk ûnmooglik makket. Hoewol laskkoppen fan net-stielmaterialen lykas keramyk en wolfram-rheniumlegearings ûntwikkele binne, binne dy laskkoppen tige djoer en net geskikt foar massaproduksje.

Sûnder te roeren kin stiel in nij oerflak krije

De troch Honda ûntwikkele technyk om stiel en aluminiumlegiering mei wriuwing-stirjen te lassen, wurdt brûkt om oerinoar lizzende basismaterialen fan stiel en aluminiumlegiering oaninoar te ferbinen. It grutste skaaimerk is dat allinnich de aluminiumlegiering stirre wurdt en it stiel net (de ûnderste figuer yn figuer 1). Sa kin foarkommen wurde dat de temperatuer fan de stirringskop te heech wurdt.

Dat stiel en aluminiumlegearring sûnder roeren oaninoar laske wurde kinne, komt trochdat der in metaalbining foarme wurdt tusken stiel en aluminiumlegearring. Dat wol sizze: de technyk roert it stiel net, mar ferwideret de coating en oksidefilm fan it stieloerflak. Op dy manier wurdt it nije oerflak fan it stiel bleatlein en foarmet him in metaalbining mei de aluminiumlegearring, dy't troch it roeren aktiver wurden is. Troch dy metaalbining smelte stiel en aluminiumlegearring gear*3.

*3 As der wetter ensfh. tusken stiel en aluminiumlegearing komt, ûntstiet bimetallike korroazje (elektryske korroazje); dizze technyk foarkomt dat ferskynsel troch in silisiumfilm tusken it stiel en de aluminiumlegearing oan te bringen.

Honda brûkt dizze technyk yn it foarste subframe fan it nije model "Accord" foar de Noardamerikaanske merk en hat dêrmei ferskate effekten berikt (figuer 2). Konkreet is it gewicht net allinnich 25% lichter wurden as by it eardere stielen subframe, mar is ek it elektrisiteitsferbrûk by it laskjen mei sawat 50% ôfnommen. Fierders is mei dizze technyk de konstruksje fan it diel dêr't it subframe en de ophinging oaninoar fêstmakke wurde, feroare, wêrtroch't de stiifheid fan dat diel 20% tanommen is, wat bydroegen hat oan it ferbetterjen fan de sportive prestaasjes fan it auto.

It tapassingsgebiet útwreidzje mei nije materialen

Oan 'e oare kant ûntwikkelen Tohoku University, Hitachi, Ltd. en Hitachi Metals Precision Instruments, Inc. in relatyf goedkeape roerjende pin dy't hege temperatueren ferneare kin, wêrtroch it tapassingsgebiet fan roerfriksjelassen ferbrede waard (figuer 3). It materiaal fan dizze roerjende pin waard mienskiplik ûntwikkele troch Tohoku University en Hitachi, Ltd., en de massaproduksjetechnyk foar dit materiaal en de roerjende pin (getten stik) waard mei súkses mienskiplik ûntwikkele troch Hitachi, Ltd. en Hitachi Metals Precision. Dizze roerjende pin kin brûkt wurde foar roerfriksjelassen fan metalen mei heech smeltpunt lykas stiel, titaanlegearings en sirkoniumlegearings, en de ferkeap wie plend om yn 'e hjerst fan 2013 te begjinnen. Hoewol Hitachi Metals Precision Instruments sei dat "de priis letter besprutsen wurde sil", wurdt ferwachte dat de priis yn in berik lein wurdt dat foar massaproduksje brûkber is.

It materiaal dat ûnder oaren de Noardeastlike Universiteit ûntwikkele foar de roerstaaf fan roerwriuwlassen is kobaltlegearring, wêryn ynternetallyske ferbiningen ferspraat binne dy't ek by hege temperatueren har hege sterkte hâlde. Konkreet is yn de legearing op basis fan kobalt Co3(Al,W) ferspraat. It kaaipunt is hoe't Co3(Al,W) in lykmjittige fyn ferdieling krije kin en hoe't de hoemannichte fan de ferdieling en de foarm fan de korrelgrinzen tichter by de winske tastân komme kinne. Dêrfoar binne in bettere gearstalling en in bettere waarmtebehanneling brûkt.

Op it stuit wurde as geskikte materialen foar dizze roerkop koalstofstiel, heechspanningsstiel, titaanlegearings (lykas Ti-6Al-4V), suver titaan en koperlegearings beskôge. Hoewol't guon materialen fanwegen har sterkte en dikte dreech mei dizze roerkop te brûken binne, giet it yn 't algemien om materialen wêrby't de temperatuer fan 'e roerkop (ferbinings temperatuer) by it wriuwlaskjen heechstens sa'n 1000℃ is.

Foarige side

Libbensdoer fan metalen lichem ferlinge, selsreparearjend antykorrosyfmiddel Jufudun mei súkses ûntwikkele

FCSE | Foarhoedûndersyk: troch sinneljocht oandreaune 'selsreparaasje'-antyroastdeklaach

Folgjende side

Foarige side:

Libbensdoer fan metalen lichem ferlinge, selsreparearjend antykorrosyfmiddel Jufudun mei súkses ûntwikkele

Folgjende side:

FCSE | Foarhoedûndersyk: troch sinneljocht oandreaune 'selsreparaasje'-antyroastdeklaach

Besibbe nijs

2026 produkt-yntroduksje foar bewurkingsprodukten | Wuhan Kaiming High-Tech profesjonele masinêre apparatuer metaal-oerflakreparaasje-oplossing

2026-08-15

Detaillearre útlis fan it wurkingsprinsipe fan masinale bewurking yn 2026: praktyske kennis oer reparaasje fan metalen oerflakken fan profesjonele meganyske apparatuer

2026-07-31

Folsleine analyze fan faak foarkommende problemen by bewurkjen yn 2026: praktyske hantlieding foar it oplossen fan prosesstoarnissen en hege-effisjinsje-optimisaasje

2026-07-16

Praktyske hantlieding foar oandachtspunten yn it hiele masjinebewurkingsproses fan 2026: kosten ferleegje, kwaliteit ferbetterje en steuringen foarkomme

2026-07-01

2026 Oersjoch fan tapassingssenario's foar de hiele masjinebewurkingssektor | Byhearrende hânlieding foar kostenferleging en effisjinsjeferheging by metaaloerflakreparaasje

2026-06-16

Lêste nijs oer de masjinebewurkingssektor fan 2026: in folsleine analyze rjochte op technologyske fernijing en kostenferleging mei effisjinsjeferheging foar produksjebedriuwen

2026-06-01

Diele nei

Werom nei list