ხახუნით მორევის შედუღება: ფოლადის ფურცლისა და სხვა მაღალი დნობის ტემპერატურის მასალების იაფი შეერთება

გამოქვეყნების დრო:

2025-06-11

Honda-მ მასობრივი წარმოებისთვის ფოლადისა და ალუმინის შენადნობის ხახუნით მორევის შედუღების ტექნოლოგია შექმნა. იაპონიის ტოჰოკუს უნივერსიტეტმა და Hitachi-მ კობალტის შენადნობის ხელსაწყო შეიმუშავეს ფოლადისა და ტიტანის მსგავსი მაღალდნობადი მეტალების შესადუღებლად. ადრე მასობრივ წარმოებაში ალუმინის, სპილენძისა და მაგნიუმის დაბალდნობადი შენადნობებით შეზღუდული ხახუნით მორევის შედუღება (FSW: Friction Stir Welding) ფოლადისა და სხვა უფრო მაღალდნობადი მეტალებისკენ ფართოვდება*1.

*1 სტანდარტული ატმოსფერული წნევისას ალუმინის დნობის ტემპერატურაა 660℃, სპილენძისა — 1083℃, მაგნიუმისა — 651℃. რკინისთვის კი იგი 1539℃-ს, ტიტანისთვის — 1727℃-ს აღწევს.

ხახუნის სითბო მეტალს ბლანტ მდგომარეობამდე არბილებს

ხახუნით მორევის შედუღება ტექნოლოგიაა, რომლის დროსაც ცილინდრული ბოლოთი და შვერილი მორევის წკირით აღჭურვილი ხელსაწყო შეპირაპირებული ან გადაფარული ორი ფირფიტის შესადუღებელ ადგილზე ზემოდან ბრუნვითა და დაწოლით მოქმედებს და ძირითად მასალებს ერთმანეთთან აერთებს.

მბრუნავ მორევის წკირსა და ფირფიტას შორის ხახუნის სითბო წკირის გარშემო მეტალს ბლანტ მდგომარეობამდე არბილებს და წკირს ფირფიტაში ჩასვლის საშუალებას აძლევს. მის გარშემო დარბილებული მეტალი ერთმანეთს ერევა — პლასტიკურად მიედინება — და ორ ფირფიტას აერთიანებს; ან შეხების სიბრტყეზე მეტალური ბმა წარმოიქმნება და ორივე ერთ მთლიანობად იქცევა.

ადრე მაღალტემპერატურაგამძლე მორევითი ხელსაწყოები არ არსებობდა

ხახუნით მორევის შედუღებას ოთხი უპირატესობა აქვს: (1) ძირითადი მასალის დაუდნობლად, მყარ ფაზაში შედუღების გამო დეფორმაცია და დეფექტები მცირეა, რაც ხარისხს ზრდის და ხარჯს ამცირებს; (2) დნობით შედუღებაზე ნაკლებ ენერგიას მოიხმარს; (3) დამცავი აირი არ სჭირდება; (4) ხმაური მცირეა და მტვერი არ წარმოიქმნება. ტექნოლოგია განსხვავებული მასალების შესაერთებლადაც ეფექტიანია და დარგის დიდ ინტერესს იწვევს. თითოეული უბნისთვის შესაბამისი მასალის არჩევით წონის შემცირება და სხვა შედეგებია მოსალოდნელი*2. თუმცა, როგორც დასაწყისში აღინიშნა, ადრე მასობრივ წარმოებაში მისი გამოყენება მხოლოდ დაბალი დნობის ტემპერატურის მეტალებით შემოიფარგლებოდა.

*2 ძირითადი ლითონის თხევად ფაზაში გადამყვან დნობით შედუღებასთან შედარებით, ხახუნით მორევითი შედუღების ტემპერატურა დაბალია და შედუღების პირობების შერჩევით სითბოს შეტანის მართვა ადვილია. ამიტომ უფრო იოლად მცირდება ინტერმეტალური ნაერთების წარმოქმნა, რაც შედუღებული შეერთების სიმტკიცის შემცირების მთავარი მიზეზია. ინტერმეტალური ფენის სისქის შემცირება შედუღების უბნის სიმტკიცეს ზრდის. თუმცა ხახუნით მორევითი შედუღებისას ზედმეტი მორევაც დიდი რაოდენობით ინტერმეტალურ ნაერთებს წარმოქმნის.

ადრე ხახუნით მორევის შედუღება დაბალი დნობის ტემპერატურის მეტალებით იმიტომ შემოიფარგლებოდა, რომ მასობრივი წარმოებისთვის იაფი, მაღალტემპერატურული ხელსაწყო არ არსებობდა. ალუმინის შენადნობისთვის ჩვეულებრივ ინსტრუმენტული ფოლადის ან სხვა რკინის მასალის ხელსაწყო გამოიყენება. ფოლადისა და ტიტანის შენადნობის მსგავსი მაღალი დნობის ტემპერატურის მეტალების შედუღებისას მასალის დასარბილებელ სიცხეში ხელსაწყოც რბილდება, ძლიერ იცვითება და გამოუსადეგარი ხდება. კერამიკისა და ვოლფრამ-რენიუმის შენადნობის მსგავსი არარკინის ხელსაწყოებიც შეიქმნა, თუმცა ისინი იმდენად ძვირია, რომ მასობრივ წარმოებას არ შეეფერება.

ფოლადის ახალი ზედაპირის გამოჩენა მორევის გარეშე

Honda-ს მიერ შემუშავებული ფოლადისა და ალუმინის შენადნობის ხახუნით მორევის შედუღება გადაფარულ ძირითად მასალებს აერთებს. მთავარი თავისებურებაა მხოლოდ ალუმინის მორევა, ფოლადის მოურევლად (სურათი 1-ის ქვედა გამოსახულება). ასე ხელსაწყოს მეტისმეტი გახურება თავიდან იცილება.

ფოლადისა და ალუმინის შენადნობის ფოლადის მოურევლად შედუღება შესაძლებელია მათ შორის მეტალური ბმის წარმოქმნით. ტექნოლოგია ფოლადს არ ურევს; მის ზედაპირზე საფარსა და ოქსიდის ფენას აშორებს. ასე ფოლადის ახალი ზედაპირი შიშვლდება და მორევით გააქტიურებულ ალუმინის შენადნობთან მეტალურ ბმას ქმნის. ამ ბმით ფოლადი და ალუმინის შენადნობი ერთიანდება*3.

*3 ფოლადსა და ალუმინის შენადნობს შორის წყლის ან მსგავსი ნივთიერების მოხვედრა ბიმეტალურ კოროზიას (ელექტროქიმიურ კოროზიას) იწვევს. ეს ტექნოლოგია მოვლენას ფოლადსა და ალუმინის შენადნობს შორის სილიციუმის ფირის მოთავსებით უშლის ხელს.

Honda-მ ტექნოლოგია ჩრდილოეთ ამერიკისთვის განკუთვნილი ახალი Accord-ის წინა ქვეჩარჩოში გამოიყენა და რამდენიმე შედეგი მიიღო (სურათი 2). წონა ადრინდელ ფოლადის ქვეჩარჩოსთან შედარებით 25%-ით შემცირდა, შედუღების ელექტრომოხმარება კი დაახლოებით 50%-ით. ასევე შეიცვალა ქვეჩარჩოსა და დაკიდების სამონტაჟო ადგილის კონსტრუქცია, რის შედეგადაც ამ ადგილის სიხისტე 20%-ით გაიზარდა და ავტომობილის დინამიკური მახასიათებლები გაუმჯობესდა.

ახალი მასალებით გამოყენების სფეროების გაფართოება

მეორე მხრივ, ტოჰოკუს უნივერსიტეტმა, Hitachi-მ და Hitachi Metals Precision-მა მაღალი ტემპერატურის გამძლე, შედარებით იაფი მორევის ხელსაწყო შექმნეს, რამაც ხახუნით მორევის შედუღების გამოყენება გააფართოვა (სურათი 3). ხელსაწყოს მასალა ტოჰოკუს უნივერსიტეტმა და Hitachi-მ ერთობლივად შეიმუშავეს, ხოლო მასალისა და ჩამოსხმული ხელსაწყოს მასობრივი წარმოების ტექნოლოგია Hitachi-მ და Hitachi Metals Precision-მა ერთად შექმნეს. ხელსაწყოთი შესაძლებელია ფოლადის, ტიტანისა და ცირკონიუმის შენადნობებისა და სხვა მაღალი დნობის ტემპერატურის მქონე მეტალების ხახუნით მორევის შედუღება. გაყიდვის დაწყება 2013 წლის შემოდგომისთვის იყო დაგეგმილი. მიუხედავად Hitachi Metals Precision-ის განცხადებისა, რომ „ფასი მოგვიანებით განიხილება“, მოსალოდნელია მასობრივი წარმოებისთვის მისაღები ფასის დიაპაზონი.

ტოჰოკუს უნივერსიტეტმა და სხვა მკვლევრებმა ხახუნით მორევითი შედუღების ხელსაწყოსთვის კობალტის შენადნობი შეიმუშავეს, რომელშიც განაწილებულია მაღალ ტემპერატურაზეც მაღალი სიმტკიცის შემნარჩუნებელი ინტერმეტალური ნაერთები. კერძოდ, კობალტის ფუძის შენადნობში განაწილებულია Co3(Al, W). მთავარი ამოცანაა Co3(Al, W)-ის წვრილი, ერთგვაროვანი განაწილება და სასურველთან მიახლოებული მოცულობითი წილი და მარცვალთა საზღვრების ფორმა. ამისთვის უფრო რაციონალური შემადგენლობა და თერმული დამუშავება გამოიყენეს.

ამჟამად ამ შემრევი თავაკისთვის შესაფერის მასალებად განიხილება ნახშირბადოვანი და მაღალსიმტკიცის ფოლადი, ტიტანის შენადნობები (Ti-6Al-4V და სხვ.), სუფთა ტიტანი და სპილენძის შენადნობები. მიუხედავად იმისა, რომ ზოგი მასალისთვის თავაკის გამოყენებას სიმტკიცე, სისქე ან სხვა მიზეზები ართულებს, ზოგადად, შედუღების ობიექტია მასალები, რომელთა ხახუნით შერევით შედუღებისას თავაკის ტემპერატურა, ანუ შეერთების ტემპერატურა, მაქსიმუმ დაახლოებით 1000℃-ს აღწევს.

წინა გვერდი

მეტალის კონსტრუქციის ექსპლუატაციის გახანგრძლივება: თვითაღდგენადი ანტიკოროზიული საშუალება „ჯუფუდუნი“ წარმატებით შეიქმნა

FCSE | მოწინავე კვლევა: მზის შუქით გააქტიურებული „თვითაღდგენადი“ ანტიკოროზიული საფარი

შემდეგი გვერდი

წინა გვერდი:

მეტალის კონსტრუქციის ექსპლუატაციის გახანგრძლივება: თვითაღდგენადი ანტიკოროზიული საშუალება „ჯუფუდუნი“ წარმატებით შეიქმნა

შემდეგი გვერდი:

FCSE | მოწინავე კვლევა: მზის შუქით გააქტიურებული „თვითაღდგენადი“ ანტიკოროზიული საფარი

დაკავშირებული სიახლეები

2026 წლის მექანიკური დამუშავების მომსახურების მიმოხილვა — Wuhan კაიმინგის პროფესიული გადაწყვეტილებები მექანიკური მოწყობილობების მეტალის ზედაპირების აღსადგენად

2026-08-15

2026 წლის მექანიკური დამუშავების მუშაობის პრინციპების დეტალური განმარტება — პროფესიული ცოდნა მექანიკური მოწყობილობების მეტალის ზედაპირების აღდგენის შესახებ

2026-07-31

2026 წლის მექანიკური დამუშავების გავრცელებული კითხვების სრული განმარტება — პრაქტიკული გზამკვლევი პროცესის გაუმართაობების აღმოსაფხვრელად და ეფექტიანობის გასაუმჯობესებლად

2026-07-16

2026 წლის მექანიკური დამუშავების ყველა ეტაპის მნიშვნელოვანი საკითხები — პრაქტიკული გზამკვლევი ხარჯების შესამცირებლად, ხარისხის ასამაღლებლად და გაუმართაობების ასაცილებლად

2026-07-01

მექანიკური დამუშავების გამოყენების მიმოხილვა ყველა დარგში 2026 წელს — მეტალის ზედაპირის აღდგენის გზამკვლევი ხარჯების შესამცირებლად და ეფექტიანობის გასაზრდელად

2026-06-16

მექანიკური დამუშავების დარგის უახლესი ამბები 2026 წელს — საწარმოებში ტექნოლოგიის განახლების, ხარჯების შემცირებისა და ეფექტიანობის ზრდის სრული მიმოხილვა

2026-06-01

გაზიარება

სიაში დაბრუნება