Наращивание сверла сваркой трением

Ruman › Блог › Как правильно высверлить точечную сварку. Инструменты и приспособления

Начинающие кузовщики часто задаются вопросом, как правильно снять деталь (крыло, порог) при замене, если этот элемент крепиться не на болтах или саморезах, а на заводской точечной сварке. Вот тут нужно сразу определиться, а для чего это нужно. Если снять и выбросить, то тут не нужно долго думать, а сразу болгарку или зубило и рубите как хочется, но не везде…

В местах, где ремонтная деталь подкладывается под метал, к примеру, порог задвигается под среднюю стойку и под крылья спереди и сзади, вот там нужно аккуратно высверлить места точечной сварки.

Не зная о существовании специальных приспособлений, я затачивал простые сверла ровно, чтобы они обрезали металл вокруг сварочной точки от контактной сварки, ох и намучился я с ними, вам скажу. Но не будем о грустном, а перейдем к самой процедуре снятия порога (под замену) с использованием специальных сверл для высверливания точечной сварки.

Для того, чтобы снять порог я использую:

— болгарку (малую) с регулятором оборотов, к ней диск отрезной (толщиной 1,2 мм – оптимальная толщина для работы с металлом автомобиля) и болгарку с зачистным диском (6 мм толщиной),
— клещи,
— тонко заточенное зубило,
— коронку для высверливания точечной сварки,
— дрель,
— керн,
— сверло диаметром 2мм (можно 3) это не существенно,
— шуруповерт.

Спросите, почему так много всего? Ответ довольно прост – чтобы не переставлять сверла, и не менять диски на болгарке.

Итак, начинаем снимать порог
Сначала нужно отсверлить, те места, где впоследствии будет подставляться новый порог – средняя стойка, сапожок заднего и переднего (если оно не съемное) крыла.

Вот для этого нам понадобятся специальные сверла для высверливания точечной сварки.
Полностью это приспособление называется «коронка с оправкой для высверливания точечной сварки». Коронка это и есть те «зубчики», которые режут металл, а оправка, это утолщение на ней, для придания жесткости и удержания двух противоположно расположенных коронок.

Купить в простом магазине инструментов их проблематично. Поэтому, я заказываю такие коронки в интернет-магазине.

Как видите, можно использовать и сверло, и коронку, но для себя я выбрал и использую коронку, о которой и расскажу.

Почему коронка, а не сверло?

Как вам сказать? Тут на любителя, что ли, и к тому же, есть один нюанс – направляющее острие на сверле, не всегда прорезает закаленную часть точечной сварки, и нужно просверлить ее другим сверлом, чтобы это, углубилось до того, что срежет верхнее железо. Сумбурно? Ну как смог…

Цена фирменной коронки более тысячи рублей, китайские (тайваньские) от 130 рублей. Работал я и теми, и другими, и скажу вам по секрету, что отдал предпочтение китайским.
Фирменные — более острые и дольше держат заточку, но более хрупкие и ломаются при малейшем неосторожном движении (перекосе).

Китайские же, не так подвержены крошению, да и заточку держат не плохо. Есть один недостаток, это заедание направляющего стержня. Но если у вас было фирменное, как у меня, то впоследствии можно на хвостовик, просто, ставить китайские коронки. К слову, они есть (оказывается) в продаже отдельно от хвостовика.
На фото это 9,5 мм, есть у меня и 8 мм, меньше я не встречал. Само это приспособление разборное – коронка снимается (отвинчивается – резьба обычная) и как вы уже заметили режущая кромка с обеих сторон, при повреждении одной стороны, перевернули и работаем дальше.

В центре впереди, направляющий штырь, он на пружине, при надавливании утопает. Не пугайтесь, если вдруг начнете сверлить, а кромка не достает, до металла из-за штыря – он регулируемый. В хвостовике есть болт под плоскую отвертку (на фото ниже отмечен стрелкой), с его помощью отрегулируйте штырь так, чтобы кромка погружалась в металл на глубину толщины одного слоя.
Технология высверливания

Вставляете это приспособление в дрель, дрель для высверливания точечной сварки, лучше использовать с регулятором оборотов или ту, которая обладает большой мощностью при малых оборотах.

znak Не спешите сразу сверлить! Сначала найдите все сварочные точки и накерните. Бывает, что направляющий штырь выскакивает из накерненной точки, что зачастую приводит к поломке коронки.

Посоветовали мне насверливать места кернения, теперь если керн делает мелкое углубление, я сверлом диаметром 2-3 мм углубляю его (чтобы не переставлять сверла, я использую для этой цели шуруповерт).

Теперь можете высверливать места от точечной сварки.

Обороты на дрели выставляете малые, не больше 800 оборотов в минуту, коронка должна упираться в металл, строго перпендикулярно, чтобы полностью все зубцы были прижаты к металлу. Коронка обрежет железо вокруг сварной точки, и место сварки останется на том металле, который под низом.

Теперь можно срезать порог тонким зубилом (я пользуюсь старой стамеской) выковырять (если нужно, то подрубить) отсверленное железо.
Процесс удаления порога, желательно, проводить в указанной мною последовательности. Объясню почему. Если вы сначала обрежете весь порог, и оставите только те места, где нужно будет отсверлить, то вы точно поломаете коронку, потому, что не будет упора, и металл будет играть, прогибаться даже от незначительного нажатия.

Отойдя немного от темы высверливания мест точечной сварки с помощью коронки и дрели, продолжу о снятии порога.

Если вы не собираетесь использовать порог в дальнейшем в качестве донора, то все точки высверливать не нужно, а только те, что я назвал выше. Остальное все можете удалить, как вам позволит ваша фантазия – срезать болгаркой, отрубить зубилом или топором.

Я обрезаю все вплотную болгаркой или срубаю зубилом, места крепления с оставшимися (не высверленными точками) прорезаю болгаркой (на глубину листа металла), а потом клещами отрываю места сварки.
Это быстрее и удобнее, чем все ранее испробованные мною способы.

После установки нового порога, просто провариваете через уже готовые отверстия, зачищаете и шпаклюете.
Вот и всё, дерзайте, у вас всё получится.

И еще нашел одно полезное видео, как без спец. средств для высверливания точечной сварки можно обойтись малыми силами.


Термопластичное сверление тонкостенного металла.

Дубликаты не найдены

“В процессе термического сверления в заготовке вокруг формируемого сквозного отверстия.” эм?

Ты только что гранату

А может быть корову.

Этому методу уже лет 50. Помню как на заводе делали ножи и отверстия для крепления рукоятки продавливали вольфрамовыми стержнями из дуговых ламп. Быстро,чисто,аккуратно. Твердость заготовки практически значения не имеет.Дырявили даже рапидовые пилы. Думаю,что проблемы будут только с победитом,т.к. у него температура плавления высокая..

Твердость имеет большое значение – если деталь после термической обработки, то такой способ нарушает целостность свойств материала. В итоге в районе крепежа и так часто происходит разрушение, а в случае такого нагрева может произойти или отпуск или не нужная закалка.

Для ручки ножа в пределах 3 мм. вокруг отверстия – абсолютно не играет роли отпуск или закалка..И кстати да – чаще происходит отпуск.Но,при желании – можно макнуть в воду или масло,пока металл красный..

Не для всех изделий и не всегда. Часто отпуск металла полезен – повышает пластичность,что немаловажно для резьбы..

отпуск всей заготовки, а не локальной точки. Причем так грубо. Неоднородность структуры не очень хорошо скажется на деталь в будущем.

Из клипа понятно,что речь идет не об ответственных деталях,а обо всяких облицовках,фальшпанелях и прочих легких конструкциях.Там ,где все эти температурные неоднородности абсолютно никакой роли не играют..

Почитал получше про данный метод. Скажем так:он выигрывает только в массовом производстве.

Ну так я изначально так и написал. Хорошо подходит для роботизированных производств.. В частной жизни – хорошо подходит дырявить всяческие твердые стали небольшой толщины..

ой-ой-ой. Роботизированные производства не только массовые. Скорее исправьте эту ситуацию.
P.S. приведу несколько примеров:единичное производство машин класса люкс, станков сверхвысокой точности и т.д.

На больших толщинах не используется, тут весь прикол в образовании наплыва, в котором можно нарезать резьбу. Тут пляшут от соотношения диаметра резьбы к толщине заготовки, таким образом можно использовать более толстые болты на тонких пластинах.

Читайте также:  Как размягчить масло всего за пару минут

Жаль, что обычной ручной дрелью так не получится сделать отверстие.

в каких случаях это необходимо ? почему бы не поставить гайку снизу ?

если труба длинная или вообще замкнутая, как?

Таким образом сверлят для ускорения процесса и уменьшения отходов. То есть этот метод доступен для автоматизации и применения роботов. Как для сверления,так и для сборки изделия. А отдельная гайка – это дополнительный металл,работы по изготовлению,доставке,установке..

до любой, на сколько длинное сверло, да и смысла сверлить что то толстое нет, ибо резьба и так норм будет, нужно для тонких стенок дабы нарастить место под резьбу

На практике получается до 4мм. Дальше начинает образовываться вмятина. Так как металл греется не только в глубину,но и в ширину..

а больше и смысла нет)

Такой метод имеет и плюсы и минусы.

– возможность сделать бОльшую резьбу в тонкостенных заготовках (трубы круглые, профильные).

– подойдет для любого металла (цветной, черный)

– отсутствие возможности закрепить крупногабаритные заготовки. Исходя из видео, инструмент крепится в обычный сверлильный станок.

– резьба будет хрупкой, т.к. для конструкционных сталей нагрев свыше 500 весьма критичен. при динамических нагрузках болт или винт просто выломает резьбу.

– дорогие расходники: сам инструмент и метчики.

Весьма спорные утверждения. Для цветных металлов вряд ли подойдет,так как сам принцип сверления основан на плохой теплопроводности стали. Алюминий или латунь будут просто отводить тепло и плавления не получится. 2) – инструмент можно крепить куда угодно. По весу,креплению и усилию противодействия ничем не отличается от обычного сверла(усилие даже меньше,и намного). Нужны только обороты – больше,чем при обычной сверловке.3) При динамичных нагрузках быстрее выломает болт,закрученный в резьбу,равную толщине металла,чем в пуклю(да,этот воротничек из металла называется “пукля”).4) Инструмент – это кусок вольфрама,который дешевле инструментальных сталей и не требует особой заточки. Метчики не отличаются от обычных..

Сущность сварки трением

Фрикционная технология или сварка трением основана на способности металла преобразовывать энергию силы трения в тепловую. Метод разработан в России более 60 лет назад для соединения разнородных металлов. Экологически безопасная технология постоянно совершенствуется, расширяется спектр производимых сварных работ.

Что такое сварка трением

Сварка трением, по сути, это способ соединения металлов под давлением при нагреве до точки пластичности за счет фрикционных сил во время взаимного движения заготовок. Детали подвергают трению под большой нагрузкой. Благодаря происходящим в металле внутренним структурным процессам, удается получать прочные соединения без больших энергозатрат. Движение бывает:

  • вращательным;
  • поступательным;
  • возвратно-поступательным (колебательным).

Двигаются обе заготовки одновременно или только одна, вторая жестко закреплена. В отличие от других видов сварки, технология с использованием силы трения применима для сплавов с разными температурами плавления. В процессе соединения металл не расплавляется, а вдавливается, образуя прочный шов.

Область применения

Фрикционная сварка изначально разрабатывалась для оборонной промышленности, атомного комплекса. Затем метод стали использовать в машиностроении, электротехнике. Радиальным методом сваривают трубы для добывающей отрасли. Подходит для соединения плохо свариваемых металлов, магниевых, алюминиевых сплавов, цветных металлов, углеродистой, легированной стали, разнородных пластичных сплавов. Технология заменяет клепку, контактную электросварку. Используется для наплавки режущего инструмента, восстановления деталей.

Преимущества и недостатки

В сравнении с другими видами соединения металлов, у использования силы трения хорошие перспективы. У метода много преимуществ:

  • технология отличается высокой производительностью, шов образуется за несколько секунд благодаря скоростному движению деталей, непродолжительному сжатию заготовок;
  • удается получать прочные соединения, процент брака невысокий;
  • стабильно хорошее качество швов: на них нет окалины, пережогов, непроваров, пористости;
  • не требуется предварительной зачистки оксидного слоя;
  • перечень свариваемых сплавов широк;
  • технология безопасна, не требуется обычной экипировки сварщика;
  • процесс автоматизирован, только крупногабаритные детали приходится устанавливать вручную.
  • невысокая универсальность, геометрия свариваемого проката ограничена: прутки, трубы, листовой прокат, лента, полоса;
  • габаритное оборудование, оно устанавливается стационарно, мобильных аналогов нет;
  • нарушается микроструктура сплава в области пластической деформации, искривление структурных волокон при сварке приводит к усталостной деформации, со временем металл теряет былую прочность.

Виды сварки трением

Разработаны различные технологии, в результате которых в месте стыка образуется сцепляющий молекулярный слой, надежно удерживающий свариваемые заготовки вместе. Методика предусматривает различные способы преобразования силы трения в тепловую. Каждую технологию сварки стоит рассмотреть подробно.

Сварка трением с перемешиванием

Молодая технология запатентована в конце прошлого века, разработана в Британии. При сварке трением с перемешиванием обе свариваемые детали закрепляются неподвижно. Кромки подготавливают так, чтобы между ними мог пройти вращающийся инструмент, создающий силу трения. Он представляет собой цилиндр со штырем и заплечиками. Кромки для сварки трением с перемешиванием нагреваются от вращения центрального штыря между сдавливаемыми деталями. Размягченный металл смешивается движущимся стержнем, центробежной силой вытесняется назад, полностью заполняет зазор между заготовками. Формируется сварочный шов, валик корректируют заплечики. После одной или нескольких проходок стыка инструмент, используемый при сварке, выходит за область деталей. При сжатии жидкий металл шва уплотняется.

Линейная сварка

Для нагрева металла используется поступательное движение. Для линейной сварки трением кромки соприкасаются за счет колебательных движений, одна заготовка зажимается, другая подвижна. Когда металл разогрет до точки пластичности, детали сжимают. Размягченный сплав в процессе сварки взаимно вжимается, образуется общий слой молекул. Технология применяется для соединения элементов из различных металлов, схожих по показателям пластичности. Образуется прочное соединение по всей площади стыка.

Орбитальная сварка

Сжатые заготовки соприкасаются, вращаясь по разным орбитам в одной плоскости. Орбитальную сварку трением обычно используют для деталей с большой площадью соприкосновения. Регулируется относительное смещение осей (эксцентриситет), скорость движения. Когда за счет силы трения поверхности заготовок разогреваются до необходимой температуры, заготовки устанавливают соосно, сильно сдавливают. После формирования шва производится проковка для упрочнения структуры диффузного слоя.

Инерционная сварка трением

По технологии одна свариваемая часть плотно фиксируется, другая крепится к маховику. Разгоняется, скорость достигает 11 м/с, угловое ускорение – от 150 до 300 рад/с 2 . Разогрев происходит во время сближения раскрученной заготовки с неподвижной. Разогрев происходит за счет сил инерции, накопленной маховиком. Двигатель в этот момент уже отключен, а подвижную заготовку вдавливают в неподвижную с усилием до 4740 кг/см 2 в зависимости от толщины свариваемых элементов, вида и марки сплава. Когда маховик останавливается (заканчивается накопленная энергия), разогретые прижимаемые друг к другу поверхности сцепляются, образуя общий диффузный слой.

Сварка трением с непрерывным ходом

Технология была разработана в середине прошлого века. Одну из свариваемых деталей жестко закрепляют, другая непрерывно вращается на этой же оси. От осевого усилия нагрева детали разогреваются. При достижении точки пластичности вращение прекращается. Когда заготовки с усилием сдавливают, образуется диффузный слой, поверхности спекаются. Стык для уплотнения проковывают. Процесс регулируют по времени разогрева поверхностей, степени сдавливания.

Радиальная сварка

Этот метод создан для заделки трубных стыков, роль присадки выполняет разжимное кольцо. Существует два способа установки присадочного обода:

  • наружный, кольцо вращается поверх трубы, внутрь устанавливается оправка, которая не дает трубе деформироваться при сжатии разогретого кольца;
  • внутренний, кольцо вращается внутри трубы, оправка надевается сверху.

При вращательном движении кольца возникает сила трения. Кромки разогреваются, поверхность присадочного обода тоже. При сжатии наружного или расширении внутреннего кольца формируется сварной шов, образуется герметичное соединение, рассчитанное на большую нагрузку.

Штифтовая сварка

Метод используют для укрепления деталей в месте дефекта. Под размер штифта, выполняющего роль наплавки, высверливается отверстие. Штифт вводится вращением с большой скоростью. За счет силы трения металл в области соединения разогревается, размягчается. Между штифтом и деталью формируется прочный сварочный шов. Мобильный метод часто применяется при проведении ремонтных работ. Надежно установленный штифт повышает срок службы упрочняемой детали.

Колебательная сварка

Технология вибротрения предусматривает движение одной или обеих заготовок относительно друг друга с высокой частотой. При возвратно-поступательном движении поверхности становятся пластичными, быстро схватываются при сжатии. Метод применяется для соединения материалов с высоким коэффициентом пластичности.

Роликовая сварка

Метод разработан для листовой тонкостенной стали. Вращающийся ролик движется по шву со скоростью до 2м/с, прижимные пластины в это время оказывают давление до 5 кг/см2. За счет вращения ролика создается необходимое для разогрева металла трение в области стыка или наложения тонких листов внахлест.

Читайте также:  Как вырастить зеленый лук и чеснок на подоконнике

Технология сварки трением

Рассматривая технологию с точки зрения физико-химических процессов, можно выделить несколько последовательных процессов:

  • происходит истирание оксидного слоя в процессе соприкосновения деталей во время движения;
  • область шва нагревается до температуры пластичности металла, он способен деформироваться под давлением;
  • возникает единый диффузный слой в процессе проникновения молекул одной детали в другую, за счет этого образуются швы на разнородных и однородных металлах;
  • формирование шовного валика вызвано выдавливанием пластичного металла за зону стыка;
  • фиксация свариваемых деталей до затвердевания диффузного слоя;
  • образование монолитной структуры в месте шва, проходит процесс кристаллизации, формирования металлической решетки.

При трении контактируют отдельные выступы, металл в зоне трения прогревается равномерно на небольшую глубину. После осадки деталь остывает медленно, образуя соединение по всей площади стыка.

Применяемое оборудование

Для сваривания используют металлорежущие станки, но они не подходят для длительного применения, быстро выходят из строя. Специальные машины с блоком управления созданы по одному принципу: силовой привод подводится к двигающимся механизмам. Для фиксации свариваемых заготовок предусмотрены зажимные устройства, двигающие механизмы. Работает оборудование в автоматическом или полуавтоматическом режиме (укладка заготовок, выемка готовых изделий производится в ручном режиме). Машины бывают универсальными и под определенную технологию. На некоторых устройствах предусмотрена предварительная подготовка свариваемых поверхностей, заточка и выравнивание кромок.

Контроль качества

При визуальном методе контроля швов выявляют подрезы, наплывы, трещины. Внутренние дефекты выявляют методами разрушающего или неразрушающего контроля.

  • металлографический анализ шва;
  • исследование химического состава диффузного слоя;
  • механические испытания (определяют предел выносливости соединения на растяжение, кручение, изгиб под ударной нагрузкой, сжатие; проверяют усталостную стойкость шва, герметичность соединения).

Разрушающие методы контроля применяются в исключительных случаях:

  • на образцах при разработке технологии;
  • готовых деталях при выборочном контроле, регламентированном стандартом.

К неразрушающим методам относятся исследования с применением приборов, делается:

  • просвечивание соединения рентгеновскими или гамма-лучами;
  • ультразвуковой основан на способности луча отклоняться при различной плотности материала;
  • магнитные фиксируют изменение потока.

Исследования проводятся выборочно, где на шов оказывается разнонаправленная нагрузка. Фрикционная технология надежная: образуются прочные швы, если обеспечена достаточная скорость движения, на разогретый металл оказывается необходимое давление.

Сварка трением

Говорят, что сварка трением была открыта в Советском Союзе, когда токарь соединил на станке две заготовки цилиндрической формы. Одну он зажал неподвижно, а вторую, вращал в шпинделе. Стоило только соединить с определенным усилием торцы заготовок вместе, и они сварились.

Легенда также гласит, что все это произошло случайно. Может это и так. В любом случае, технология сварки трением начала развиваться, достигла определенных успехов и на сегодняшний день появились различные ее виды. Это довольно экономичный способ качественной сварки различных узлов без плавления дугой и применения индукционного или прочего нагрева.

По сути, сварка трением – это разновидность сварки давлением, так как только одновременное использование этих двух физических явлений, трения и давления, и приводит к формированию неразъемного сварного соединения. От других сварок она отличается только способом подачи тепла, которое в данном случае образуется через преобразование механической энергии посредством сил трения.

Весь процесс от начала и до конца можно описать в четырех простых пунктах:

  • Как только трение начинает действовать на детали узла, с трущихся поверхностей удаляются жировой слой и оксидная пленка.
  • Детали начинают разогреваться, область взаимодействия становится пластичной, а между атомами металлов образуются связи.
  • Теперь металл легко поддается пластической деформации и выдавливается из стыка.
  • Механическое движение прекращается с образованием прочного шва.

Принцип хорошо виден на фото сварки труб.

Способ эффективно используется на производстве, в строительной промышленности и классифицируется в зависимости от вида и формы применяемых материалов и принципа работы оборудования. Различают следующие виды сварки трением:

(инерционная, с постоянной скоростью вращения);

( катушечная, точечная, шовная);

(орбитальная, ультразвуковая, линейная).

демонстрируется технология сварки трением

Сварка трением с перемешиванием

Уникальный метод сварки трением с перемешиванием (СТП) был открыт в 1991 году в Великобритании в институте TWI. С тех пор началось активное изучение и технологическое совершенствование применяемого оборудования, что привело к широкому внедрению данного метода во многих отраслях промышленности России и зарубежных стран, таких как вагоностроение, судостроение, машиностроение.
Несомненное преимущество процесса СТП заключается в том, что соединение кромок металлов перемешиванием происходит в твердом состоянии, а значит, отсутствуют проблемы, которые ранее были вызваны дуговой сваркой: коробления, выгорание легкоплавкой эвтектики и т.д.
Сущность процесса заключается в следующем: рабочий орган (стержень) погружается на определенную глубину в свариваемый металл (диаметр инструмента не должен превышать глубину сварки), после чего ему сообщается вращательное движение с высокой скоростью с одновременным перемещением вдоль линии стыка. Под действием сил трения металл приобретает пластичные свойства, в результате чего происходит его перемещение вдоль оси вращения рабочего органа и перенос в направлении сварки с образованием неразъемного шва.
С помощью СТП соединяют металлы с низкой температурой ликвидуса: алюминиевые и магниевые сплавы, никель, медь и титан.

Классификация СТП

По назначению:

• Шовная;
• Точками;
• Наплавка;
• Удаление пор, раковин и видоизменение материала;
• Формирование внутренних каналов;
• Пайка.

По конструктивным особенностям инструмента:

• С вращающимся и неподвижным буром;

• Катушечная;
• С конусным пином;
• С изменяемой длиной пина;
• Инструментом без пина;

По другим особенностям:

• С дополнительно вносимым металлом;
• С дополнительным нагревом;
• С применением защитных сред и добавлением легирующих элементов;
• С механической или упрочняющей обработкой сварного шва;
• Тип параметров, поддерживаемых на постоянном уровне (Fz; Fx;δ)

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Cтоит ли ПОКУПАТЬ, отзывы сварщиков:

  • Сварочный трансформатор PATRIOT 200AC 102,00 ₽
  • Зарядное устройство GreenWorks G24C 2490,00 ₽
  • Стабилизатор напряжения PRORAB DVR 1000 2597,22 ₽
  • Стабилизатор Ресанта АСН-2000 Н/1-Ц Lux 3610,00 ₽
  • Стабилизатор напряжения Ставр СН-2000 3920,00 ₽
  • Сварочный аппарат BauMaster AW-79161 3990,00 ₽
  • Hitachi AB17 зарядное устройство 4076,87 ₽

Сварка трением

Сварка трением, или фрикционная сварка, была изобретена в 1956 году в СССР. Для нагрева металла используется тепло, выделяемое при интенсивном трении прижатых друг к другу деталей. Метод отличается простотой, экологичностью и малой энергоемкостью. Так можно сваривать даже разнородные металлы и сплавы, не соединяемые другими способами.

Принцип действия

Технология сварки с помощью трения стоит особняком среди прочих методов сварки. Для нагрева свариваемых деталей используется тепло, выделяемое при трении заготовок друг о друга.

Наиболее распространено использование трения вращения, при этом вращается одна из свариваемых заготовок либо вкладка (или накладка) между ними.

Заготовки сильно прижимают друг к другу, постепенно увеличивая силу прижима. В точке контакта деталей и происходит нагрев.

За счет трения и высокой температуры разрушаются окисные пленки и следы посторонних загрязнений. Поверхности заготовок притираются одна к другой, разрушаются микро выступы, поверхность выравнивается, и атомы металлов получают возможность вступать в близкое взаимодействие. Кристаллические связи возникают на короткое время и быстро разрываются за счет движения заготовок друг относительно друга.

Схема сварки трением

Процесс разделяется на следующие этапы:

  • Снятие оксидных пленок.
  • Нагрев поверхностей до температуры пластичности, создание и разрушение фрагментов кристаллических решеток
  • Останов вращения, кристаллизация зоны контакта, образование сварного шва.

После того, как температура плавления достигнута, вращение останавливают и увеличивают силу прижима.

Технологическая схема сварки трением намного проще, чем электродуговая или газовая сварка.

Особенности процесса сварки

К особенностям сварки трением относят:

  • Способность к свариванию разнородных материалов, например, сварить сталь алюминий. При этом не требуются присадочные материалы и сложное оборудование.
  • Применимость для неразъемного соединения деталей из меди, свинца, титана без деформации заготовок.
  • Максимальная эффективность достигается при работе с заготовками от 6 до 100 миллиметров диаметром.
  • Незаменимость в создании сложных технологий и выпуске ковано-сварных, штампованно-сварных и сварочно — литых изделий.
  • Способность соединять материалы с низко свариваемостью. Этим методом можно сварить заготовки, не свариваемые никакими другими методами, например, алюминиевые и стальные.

Схема производства сварки трением

Нагревание при сварке трением широко используется и для сваривания деталей из термопластичных пластиков.

Преимущества сварки трением

К важным преимуществам технологии сварки трением относят:

  • Производительность. Весь сварочный процесс занимает от нескольких секунд до нескольких минут. Существенно меньше времени занимают также и подготовительно — завершающие операции. По этому параметру технология превосходит контактную электросварку.
  • Эффективность использования энергии. Нагрев происходит очень быстро и в весьма ограниченной закрытой области, потери энергии на обогрев окружающего пространства ничтожны по сравнению с другими сварочными технологиями. Преимущество по энергозатратам может быть десятикратным.
  • Отличное качество шва. При корректно подобранном технологическом режиме зона сварного шва и околошовные области станут практически идентичны по своему строению и характеристикам основному металлу. Кроме того, в шовном материале практически отсутствуют дефекты: пористость, каверны, трещины, посторонние включения.
  • Высокая стабильность характеристик швов внутри партии деталей. Если точно выдерживать режим, параметры деталей будут отличаться на доли процента. Это позволяет контролировать качество выборочно и позволяет сэкономить много времени и средств. Если одна деталь из партии прошла разрушающий контроль, то можно принимать технически обоснованное решение о годности всей партии.
  • Нет необходимости в предварительной механической зачистке поверхности зоны шва и околошовной области. Она выполняется на первом этапе технологического процесса. Поскольку на подготовительно — завершающие операции времени уходит больше, чем на собственно сварку, это преимущество дает возможность для весьма заметной экономии.
  • Способность к свариванию разнородных металлов и сплавов. Успешно свариваются такие пары металлов, которые просто невозможно сварить другими методами: стальные сплавы с алюминиевыми, алюминиевые с медными, сталь с титаном и т.д.
  • Экологичность технологии. Сведены к минимуму как загрязнение окружающей среды, так и вредные факторы воздействия на здоровье людей: высокое напряжение, брызги расплавленного металла, ультрафиолетовое излучение, пожароопасность и другие.
Читайте также:  Мангал из барабана стиральной машины

Кроме того, сварка трением легко поддается механизации и автоматизации. Это особенно важно при крупносерийном и массовом производстве. Несколько несложных повторяющихся операций легко алгоритмизируются и могут выполняться по программе без участия человека.

Недостатки сварки трением

Как и у любой реально действующей технологии, фрикционному свариванию присущ и ряд недостатков:

  • Применимость к ограниченному набору форм заготовок. Хотя бы одна из них должна иметь форму тела вращения. Способ не подходит для сваривания протяженных прямых и криволинейных швов, оболочек сложной формы, монтажа строительных конструкций, корпусов механизмов и транспортных средств. Однако в машиностроении более 75% деталей имеют круглое сечение или более сложную форму тел вращения.
  • Громоздкое оборудование. Универсальный или специализированный станок требует стационарной установки, подведения электропитания. Это делает невозможным применение метода в полевых условиях.
  • Ограниченный размер детали. Длина привариваемой детали ограничена вылетом бабки станка, диаметр — вылетом кулачков патрона.
  • Радиальная деформация текстуры в зоне шва и в околошовных областях. При сильных динамических нагрузках возможна концентрация усталостных напряжений и возникновение микротрещин и других дефектов. Снижается также и коррозионная стойкость. Чтобы избежать ‘этих явлений, на заготовке оставляют грат. Дополнительная трудоемкость затрачивается на снятие грата по конструктивным требованиям.

Недостатки, ограничивающие использование метода, не позволяют считать фрикционную сварку универсальной технологией. Однако в сфере своей применимости она обладает значительными преимуществами перед другими методами.

Виды сварки трением

За полвека были разработаны и активно применяются несколько разновидностей фрикционного сваривания деталей. Они обладают своими особенностями, делающими их эффективными в своей области использования.

Сварка с перемешиванием

Технология была разработана и начала применяться в конце ХХ века. Суть метода заключается в использовании вращающегося штыря с заплечиками. Штырь изготавливают из тугоплавкого сплава высокой прочности. Вращаясь и нагревая металл, он проникает в него по линии контакта заготовок. За счет вращательного движения, в которое вовлекаются поверхностные слои размягченного нагревом металла заготовок, происходит перемешивание этих слоев. Так обеспечивается равномерность структуры и характеристик шовного материала.

Сварка трением с перемешиванием

Радиальная сварка

Применяется для соединения труб. В месте стыка на трубы с минимальным зазором надевают металлическое кольцо, которое вращается вокруг них. За счет трения вращения происходит нагрев торцов соединяемых труб. Кольцо обычно изготавливают из того же сплава, что и свариваемые трубы.

Радиальная сварка трением

Штифтовая сварка

Технология разработана для проведения ремонтов. В ремонтируемой детали сверлят отверстие, в него вводят стержень из такого же сплава, что и сама деталь. В ходе вращения штифта выделяется большое количество тепла, нагревающего металл. Это один из немногих мобильных способов сварки трением.

Штифтовая сварка трением

Линейная сварка

В отличие от остальных технологий, использующих трение, в этой вращение не применяется. Детали двигаются друг относительно друга прямолинейно, возвратно – поступательно и нагреваются до необходимой температуры. В этот момент движение прекращают и сильно прижимают заготовки друг к другу. Излишки металла в состоянии пластичности частично выдавливается из зоны сварки, образуется сварочный шов. Существует вариант технологии, при котором обе свариваемые детали неподвижны, а зоне шва о них трется инструмент специальной формы.

Линейная сварка трением

Область применения

Технология находит наиболее широкое применение в машиностроении, прежде всего — в инструментальном производстве. Используется она и при сборке внутрикорпусных изделий атомных реакторов. Соединение трением заготовок из алюминиевых и магниевых сплавов популярно в электротехнике, электронике и аэрокосмической отрасли. Используется технология и в транспортном машиностроении. Радиальный метод применяется в производстве техники для добывающих и перерабатывающих отраслей.

Сравнительно недавно фрикционная сварка стала использоваться в кораблестроении и пищевом машиностроении.

Технология демонстрирует эффективность и тенденцию к вытеснению традиционных методов сваривания в таких областях, как:

  • для замены паяных и клепаных соединений;
  • для замены контактной электросварки;
  • для восстановления изделий и сложного инструмента;
  • для приваривания заготовок к подготовленным поверхностям.

Отдельно следует отметить, что использование технологии дает особые преимущества там, где выдвинуты высокие требования к экологичность производственного процесса. Высокая энергоэффективность, отсутствие брызг расплавленного металла, вредных испарений и продуктов сгорания, ультрафиолетового излучения и минимальная пожароопасность делают метод особенно выгодным.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Наращивание сверла сваркой трением

Токарный станок является многофункциональным оборудованием, которое может применяться для выполнения различных задач, в том числе точной сварки деталей путем трения. Это может пригодиться при необходимости нарастить сверло или другой инструмент. При сваривании сверла обычной сваркой невозможно правильно отцентровать хвостовик, поэтому при использовании такой оснастки наблюдается сильное биение. Если выполняется наращивание на токарном станке путем трения, то подобная проблема почти исключается.

Оборудование, материалы и инструменты:

сверлильный патрон на заднюю бабку;

пруток для наращивания хвостовика;

Сварка сверла трением

Первым делом необходимо подобрать пруток аналогичного диаметра, что и хвостовик сверла. Перед выполнением сваривания торец заготовки нужно выровнять. Он зажимается в шпинделе станка и стачивается резцом. Само сверло имеет ровный торец хвостовика, поэтому не нуждается в подготовке.

В шпиндель зажимается сверло с выходом хвостовика примерно 15 мм.

На заднюю бабку станка устанавливается сверлильный патрон, в котором закрепляется пруток для наращивания.

Чтобы произвести сварку трением и не навредить станку, лучше установить количество оборотов примерно на 60-70% от максимально возможных. Теперь можно включать вращение шпинделя.

После запуска станка нужно медленно надвигать пиноль, состыковав хвостовик сверла и торец прута для наращивания.

Поджатые детали начнут притираться.

Сначала будет происходить легкое выгибание и биение, сопровождаемое вылетом стружки, но через несколько секунд оно прекратится.

По мере сдвига пиноля с прутом к хвостовику сила трения увеличивается, что приводит к сильному разогреву деталей.

Когда металл раскалывается до получения пластичной массы в месте трения, станок нужно остановить. В последний момент важно еще немного надвину пиноль. Расплавленная сталь из двух деталей скипается между собой, в результате чего и происходит сваривание.

Если удлиненное сверло необходимо для проделывания глубокого отверстия, то грибок на месте сращивания нужно сточить с помощью резца.

В противном случае утолщение не будет проходить в высверленное отверстие. Однако стачивание грибка уменьшит надежность крепления, поскольку уменьшается площадь сварки.

При наращивании на токарном станке полностью избежать биения удлиненного сверла не удастся, но оно будет допустимым для выполнения бытовых задач. Чтобы добиться надежного сваривания важно хорошо прогреть заготовки, перед тем как выключить вращение шпинделя. Не стоит бояться, что режущая кромка сверла потеряет от этого закалку, поскольку она располагается достаточно далеко от раскаленного хвостовика.

Смотрите видео

Ссылка на основную публикацию