Заваривање трењем са мешањем: јефтино заваривање челичних плоча и других материјала високе температуре топљења

Време објављивања:

2025-06-11

Honda је развила технологију заваривања челика и алуминијумских легура трењем са мешањем погодну за масовну производњу, а јапански Универзитет Тохоку и Hitachi развили су главу од кобалтне легуре за заваривање челика, титанијума и других метала високе температуре топљења. Примена заваривања трењем са мешањем (FSW: заваривање трењем са мешањем), раније у масовној производњи ограничена на алуминијумске, бакарне и магнезијумске легуре ниске температуре топљења, почиње да се шири на челик и друге метале више температуре топљења*1.

*1 При стандардном атмосферском притиску, тачка топљења алуминијума је 660℃, бакра 1083℃, а магнезијума 651℃. Код гвожђа достиже 1539℃, а код титанијума 1727℃.

Топлота трења омекшава метал до вискозног стања

Заваривање трењем са мешањем је технологија спајања две сучељене плоче, односно основног материјала, или две преклопљене плоче: ротирајућа глава са избоченим пином на цилиндричном крају истовремено се окреће и притиска одозго на место заваривања, спајајући плоче.

Топлота трења између ротирајућег пина и плоче омекшава околни метал до вискозног стања, омогућавајући пину да продре у плочу. Тако се омекшали метал око пина меша, односно пластично тече, спајајући две металне плоче у целину, или се на њиховој додирној површини стварају металне везе које их спајају.

Раније су недостајале главе мешалица отпорне на високе температуре

Заваривање трењем са мешањем има следеће четири предности: (1) Пошто се заваривање изводи без топљења основног материјала, у чврстом стању, после заваривања има мало деформација и дефеката, што побољшава квалитет производа и смањује трошкове; (2) троши мање енергије од заваривања топљењем; (3) не захтева заштитни гас; (4) ствара мало буке и не производи прашину. Ова технологија је веома ефикасна и за спајање различитих материјала, па привлачи пажњу индустрије и обећава смањење масе и друге ефекте избором одговарајућег материјала за свако место*2. Међутим, као што је наведено на почетку, раније су материјали погодни за масовну примену овог поступка били ограничени на метале ниске температуре топљења.

*2 У поређењу са заваривањем у течној фази које топи основни материјал, односно заваривањем топљењем, заваривање трењем са мешањем одвија се на нижој температури, а унос топлоте лакше се контролише подешавањем услова заваривања. Зато је лакше смањити настајање интерметалних једињења, главног узрока смањења чврстоће завареног споја. Смањење дебљине слоја интерметалних једињења повећава чврстоћу завареног споја. И при заваривању трењем са мешањем прекомерно мешање може створити велику количину интерметалних једињења.

Примена заваривања трењем са мешањем раније је била ограничена на метале ниске температуре топљења због недостатка јефтиних високотемпературно отпорних глава за мешање погодних за масовну производњу. За алуминијумске легуре обично се користе главе од алатног челика или сличних челичних материјала. При заваривању челика, легура титанијума и других метала високе температуре топљења, у температурној зони потребној за њихово омекшавање омекшава и глава, што доводи до јаког хабања и немогућности употребе. Иако су развијене главе од нечеличних материјала, попут керамике и легура волфрама и ренијума, њихова цена је веома висока и нису погодне за масовну производњу.

Откривање свеже површине челика без мешања

Honda-ина технологија спајања челика и алуминијумске легуре трењем са мешањем служи за спајање преклопљених основних материјала челика и алуминијумске легуре. Главна особина је да се меша само алуминијумска легура, а челик не (доњи приказ на слици 1). Тако се спречава превисока температура главе за мешање.

Челик и алуминијумска легура могу се заварити без мешања челика зато што се између њих стварају металне везе. Другим речима, технологија не меша челик, већ уклања његов премаз и оксидни филм. Тако се открива свежа површина челика и ствара метална веза са алуминијумском легуром чија је активност повећана мешањем. Ове металне везе спајају челик и алуминијумску легуру у целину*3.

*3 Када вода или сличне материје продру између челика и легуре алуминијума, настаје биметална корозија (галванска корозија). Описана технологија то спречава уметањем силицијумског филма између челика и легуре алуминијума.

Honda је ову технологију применила на предњем помоћном раму новог модела „Accord“ за северноамеричко тржиште и постигла више резултата (слика 2). Конкретно, маса је смањена за 25％ у односу на претходни челични помоћни рам, а потрошња електричне енергије при заваривању за приближно 50％. Технологијом је такође промењена конструкција места спајања помоћног рама и ослањања, чиме је крутост монтажног места повећана за 20％, што је допринело бољим возним перформансама.

Ширење области примене новим материјалима

С друге стране, Универзитет Тохоку, Hitachi и компанија Hitachi Metals Precision развили су јефтинији алат за заваривање трењем са мешањем отпоран на високе температуре, проширивши примену тог поступка (слика 3). Материјал алата заједно су развили Универзитет Тохоку и Hitachi, а технологију масовне производње материјала и алата као одливка заједно су успешно развили Hitachi и Hitachi Metals Precision. Алат омогућава заваривање трењем са мешањем метала високе тачке топљења, попут челика, легура титанијума и цирконијума; почетак продаје планиран је за јесен 2013. Иако је Hitachi Metals Precision навео да ће „цена бити накнадно размотрена“, очекује се распон цена погодан за масовну производњу.

Материјал који су Универзитет Тохоку и други развили за алат за заваривање трењем са мешањем јесте легура кобалта, са распоређеним интерметалним једињењима која задржавају високу чврстоћу и на високим температурама. Конкретно, у легури на бази кобалта распоређен је Co3（Al，W）. Кључно је постићи равномерну, ситну расподелу Co3（Al，W）, са количином распоређене фазе и обликом граница зрна блиским жељеном стању. Зато су примењени примеренији састав и поступак термичке обраде.

За овај алат за мешање тренутно су предвиђени угљенични челик, челик високе затезне чврстоће, легуре титанијума (Ti-6Al-4V и сличне), чист титан и легуре бакра. Иако су неки материјали тешко обрадиви овим алатом због чврстоће, дебљине и других разлога, уопштено су циљ материјали код којих температура алата при заваривању трењем са мешањем (температура спајања) достиже највише око 1000℃.

Претходна страница

Успешно развијен самообнављајући антикорозивни препарат Jufudun за продужење века металних конструкција

FCSE | Најновија истраживања: антикорозивне превлаке са самообнављањем под дејством сунчеве светлости

Следећа страница

Претходна страница:

Успешно развијен самообнављајући антикорозивни препарат Jufudun за продужење века металних конструкција

Следећа страница:

FCSE | Најновија истраживања: антикорозивне превлаке са самообнављањем под дејством сунчеве светлости

Повезане вести

Представљање производа машинске обраде за 2026. годину — стручна решења компаније Wuhan Kaiming High-Tech за поправку металних површина машинске опреме

2026-08-15

Детаљно објашњење принципа машинске обраде за 2026. годину — практична стручна знања о поправци металних површина машинске опреме

2026-07-31

Свеобухватни одговори на честа питања о машинској обради за 2026. годину — практични водич за отклањање процесних кварова и ефикасну оптимизацију

2026-07-16

Мере предострожности у целокупном поступку машинске обраде за 2026. годину — практични водич за смањење трошкова, побољшање квалитета и спречавање кварова

2026-07-01

Преглед примене машинске обраде у свим индустријама за 2026. годину — водич за пратећу поправку металних површина, смањење трошкова и повећање ефикасности

2026-06-16

Најновије вести из индустрије машинске обраде за 2026. годину — свеобухватни преглед технолошког унапређења, смањења трошкова и повећања ефикасности за производна предузећа

2026-06-01

Подели на

Назад на списак