Շփմամբ խառնման եռակցում․ պողպատաթիթեղների և բարձրահալ այլ նյութերի մատչելի եռակցում

Հրապարակման ամսաթիվ՝

2025-06-11

Honda-ն մշակել է զանգվածային արտադրությանը հարմար պողպատի ու ալյումինի համաձուլվածքի շփմամբ խառնման եռակցման մեթոդ։ Ճապոնական Տոհոկուի համալսարանն ու Hitachi-ն ստեղծել են կոբալտային համաձուլվածքից գործիք՝ պողպատի, տիտանի ու այլ բարձրահալ մետաղների համար։ Նախկինում միայն ալյումինի, պղնձի ու մագնեզիումի ցածրահալ համաձուլվածքներում զանգվածաբար կիրառվող FSW-ը՝ շփմամբ խառնման եռակցումը (Friction Stir Welding), տարածվում է պողպատի ու այլ բարձրահալ մետաղների վրա*1։

*1 Ստանդարտ մթնոլորտային ճնշման պայմաններում ալյումինի հալման ջերմաստիճանը 660℃ է, պղնձինը՝ 1083℃, իսկ մագնեզիումինը՝ 651℃։ Մինչդեռ երկաթի դեպքում այն հասնում է 1539℃-ի, իսկ տիտանի դեպքում՝ 1727℃-ի։

Շփման ջերմությունը մետաղը փափկեցնում է մինչև մածուցիկ վիճակ

Շփմամբ խառնման եռակցման դեպքում գլանաձև ուսի ծայրին ելուստ՝ խառնող ասեղ ունեցող գործիքը պտտվելով ու սեղմվելով ներթափանցում է եզրակցված կամ վերադրված երկու թիթեղների եռակցման գոտին և միացնում դրանք։

Պտտվող խառնող ասեղի ու թիթեղի շփման ջերմությունն ասեղի շուրջ մետաղը փափկեցնում է մինչև մածուցիկ վիճակ, ինչի շնորհիվ ասեղը ներթափանցում է թիթեղի մեջ։ Փափկած մետաղները խառնվում են՝ պլաստիկ հոսքով միավորելով թիթեղները կամ դրանց միացման մակերևույթում մետաղական կապեր ստեղծելով։

Նախկինում բացակայում էր բարձր ջերմակայունությամբ խառնող գործիքը

Շփմամբ խառնման եռակցումն ունի չորս առավելություն․ (1) հիմնանյութը չի հալվում՝ պինդֆազային եռակցում, ուստի փոքր են ձևախախտումներն ու արատները՝ որակը բարձրացնելով և ծախսը նվազեցնելով, (2) հալմամբ եռակցումից էներգախնայող է, (3) պաշտպանիչ գազ չի պահանջում, (4) քիչ աղմուկ ունի և փոշի չի առաջացնում։ Այն արդյունավետ է նաև տարբեր նյութերի միացման համար և մեծ ուշադրության է արժանանում․ յուրաքանչյուր հատվածի համար համապատասխան նյութ ընտրելով՝ ակնկալվում է նաև թեթևացում*2։ Սակայն, ինչպես նշվել է սկզբում, նախկինում զանգվածային արտադրության կիրառությունը սահմանափակված էր ցածրահալ մետաղներով։

*2 Շփմամբ խառնման եռակցման ջերմաստիճանը ցածր է հիմնական մետաղը հալեցնող հեղուկաֆազ՝ հալման եռակցման համեմատ, և եռակցման պայմանների սահմանմամբ հեշտ է կառավարել ներմուծվող ջերմությունը։ Դրա շնորհիվ կարելի է հեշտությամբ նվազեցնել միջմետաղական միացությունների առաջացումը, որոնք եռակցման ամրության անկման հիմնական պատճառն են։ Այդ միացությունների շերտի հաստության նվազեցումը բարձրացնում է եռակցված հատվածի ամրությունը։ Շփմամբ խառնման եռակցման ընթացքում չափազանց ինտենսիվ խառնումը նույնպես առաջացնում է մեծ քանակությամբ միջմետաղական միացություններ։

Նախկինում կիրառությունը ցածրահալ մետաղներով էր սահմանափակվում, քանի որ չկար զանգվածային արտադրությանը հարմար մատչելի ջերմակայուն խառնող գործիք։ Ալյումինի համաձուլվածքների համար սովորաբար կիրառվում է գործիքային պողպատից կամ այլ պողպատից գործիք։ Պողպատն ու տիտանի համաձուլվածքները փափկեցնելու բարձր ջերմաստիճանում այդ գործիքն էլ է փափկում և խիստ մաշվում՝ դառնալով անօգտագործելի։ Կերամիկական, վոլֆրամ-ռենիումային ու այլ ոչ պողպատե գործիքներ մշակվել են, բայց չափազանց թանկ են զանգվածային արտադրության համար։

Պողպատի թարմ մակերևույթի բացում՝ առանց այն խառնելու

Honda-ի պողպատի ու ալյումինի համաձուլվածքի շփմամբ խառնման եռակցումը միացնում է վերադրված հիմնանյութերը։ Գլխավոր առանձնահատկությունն այն է, որ խառնվում է միայն ալյումինը՝ առանց պողպատը խառնելու (նկար 1-ի ստորին պատկեր)։ Սա կանխում է գործիքի գերտաքացումը։

Պողպատն ու ալյումինի համաձուլվածքն առանց պողպատը խառնելու միանում են, քանի որ նրանց միջև մետաղական կապ է ձևավորվում։ Տեխնոլոգիան չի խառնում պողպատը, այլ հեռացնում է դրա պատույթն ու օքսիդային թաղանթը։ Բացված թարմ մակերևույթը կապվում է խառնմամբ ակտիվացած ալյումինի հետ։ Այդ մետաղական կապը միավորում է երկուսը*3։

*3 Երբ ջուր կամ այլ նյութ է ներթափանցում պողպատի և ալյումինային համաձուլվածքի միջև, առաջանում է երկմետաղական կոռոզիա՝ էլեկտրակոռոզիա։ Այս տեխնոլոգիայում պողպատի և ալյումինային համաձուլվածքի միջև սիլիցիումային թաղանթի տեղադրումը կանխում է այդ երևույթը։

Honda-ն տեխնոլոգիան կիրառել է Հյուսիսային Ամերիկայի շուկայի նոր Accord-ի առջևի ենթաշրջանակում՝ ստանալով տարբեր արդյունքներ (նկար 2)։ Քաշը նախկին պողպատե տարբերակից նվազել է 25%-ով, իսկ եռակցման էլեկտրասպառումը՝ մոտ 50%-ով։ Տեխնոլոգիան նաև փոխել է ենթաշրջանակի ու կախոցի միացման կառուցվածքը՝ տեղադրման հատվածի կոշտությունը բարձրացնելով 20%-ով և բարելավելով մեքենայի դինամիկան։

Նոր նյութերի միջոցով ընդլայնել կիրառման ոլորտները

Մյուս կողմից՝ Տոհոկուի համալսարանը, Hitachi-ն և Hitachi Metals Precision-ը մշակել են բարձր ջերմաստիճաններին դիմացող ավելի մատչելի խառնող գործիք՝ ընդլայնելով շփմամբ խառնման եռակցման կիրառությունը (նկար 3)։ Գործիքի նյութը համատեղ մշակել են Տոհոկուի համալսարանն ու Hitachi-ն, իսկ նյութի և ձուլված խառնող գործիքի զանգվածային արտադրության տեխնոլոգիան՝ Hitachi-ն ու Hitachi Metals Precision-ը։ Գործիքը կիրառելի է պողպատի, տիտանի ու ցիրկոնիումի համաձուլվածքների և այլ բարձրահալ մետաղների շփմամբ խառնման եռակցման համար։ Վաճառքը նախատեսվում էր սկսել 2013 թվականի աշնանը։ Թեև Hitachi Metals Precision-ը նշել է, որ «գինը կքննարկվի հետագայում», ակնկալվում է այնպիսի գնային միջակայք, որը թույլ կտա զանգվածային արտադրական կիրառություն։

Տոհոկուի համալսարանի և այլ կազմակերպությունների մշակած՝ շփմամբ խառնման եռակցման գործիքի նյութը կոբալտային համաձուլվածք է, որի ներսում բաշխված են բարձր ջերմաստիճաններում էլ բարձր ամրություն պահպանող միջմետաղական միացություններ։ Կոնկրետ՝ կոբալտային համաձուլվածքում բաշխված է Co3 (Al, W)։ Հիմնական խնդիրն է Co3 (Al, W)-ի հավասարաչափ մանր բաշխումն ապահովել այնպես, որ քանակն ու հատիկների սահմանների ձևը մոտ լինեն ցանկալի վիճակին։ Այդ նպատակով ընտրվել են ավելի նպատակահարմար բաղադրություն և ջերմամշակում։

Ներկայում նախատեսվում է այս խառնող գործիքը կիրառել ածխածնային և բարձրամուր պողպատների, տիտանի համաձուլվածքների (Ti-6Al-4V և այլն), մաքուր տիտանի ու պղնձի համաձուլվածքների համար։ Թեև որոշ նյութերի դեպքում ամրության, հաստության և այլ պատճառներով այս գործիքը դժվար է կիրառել, ընդհանուր առմամբ եռակցման ենթակա են այն նյութերը, որոնց շփմամբ խառնող եռակցման ընթացքում գործիքի առավելագույն ջերմաստիճանը՝ միացման ջերմաստիճանը, մոտ 1000℃ է։

Նախորդ էջ

Մետաղական սարքերի ծառայության ժամկետի երկարացում․ հաջողությամբ մշակվել է ինքնավերականգնվող «Ցզյուֆուդուն» հակակոռոզիոն նյութը

FCSE | Առաջադեմ հետազոտություն․ արևի լույսով ակտիվացող «ինքնավերականգնվող» հակակոռոզիոն պատույթ

Հաջորդ էջ

Նախորդ էջ՝

Մետաղական սարքերի ծառայության ժամկետի երկարացում․ հաջողությամբ մշակվել է ինքնավերականգնվող «Ցզյուֆուդուն» հակակոռոզիոն նյութը

Հաջորդ էջ՝

FCSE | Առաջադեմ հետազոտություն․ արևի լույսով ակտիվացող «ինքնավերականգնվող» հակակոռոզիոն պատույթ

Առնչվող նորություններ

2026 թվականի մեխանիկական մշակման ծառայությունների ներկայացում․ Wuhan Կայմինի մասնագիտական լուծումները մեխանիկական սարքավորումների մետաղական մակերևույթների վերականգնման համար

2026-08-15

2026 թվականի մեխանիկական մշակման աշխատանքի սկզբունքների մանրամասն բացատրություն․ մասնագիտական գիտելիքներ մեխանիկական սարքավորումների մետաղական մակերևույթների վերականգնման մասին

2026-07-31

2026 թվականի մեխանիկական մշակման տարածված խնդիրների ամբողջական վերլուծություն․ տեխնոլոգիական խափանումների վերացման և արդյունավետ օպտիմալացման գործնական ուղեցույց

2026-07-16

2026 թվականի մեխանիկական մշակման ամբողջ գործընթացի կարևոր նկատառումները․ ծախսերի նվազեցման, որակի բարձրացման և խափանումներից խուսափելու գործնական ուղեցույց

2026-07-01

Մեխանիկական մշակման կիրառությունների ակնարկ բոլոր ոլորտներում՝ 2026 թվական․ մետաղական մակերևույթների վերականգնմամբ ծախսերի նվազեցման և արդյունավետության բարձրացման ուղեցույց

2026-06-16

Մեխանիկական մշակման ոլորտի վերջին նորությունները՝ 2026 թվական․ արտադրական ձեռնարկությունների տեխնոլոգիական արդիականացման, ծախսերի նվազեցման և արդյունավետության բարձրացման ամբողջական վերլուծություն

2026-06-01

Կիսվել

Վերադառնալ ցանկին