Сварка трением с перемешиванием (FSW): принцип, работа, применение, плюсы и минусы

Сварка трением с перемешиванием (FSW)

FSW — твердофазный процесс, разновидность тренной сварки. Из-за универсальности выделяют в отдельный вид. Нет внешнего нагрева — стык образуется диффузией на границе под давлением и силой трения. Никаких жидких/пластических фаз — чистая твердофазная сварка.

Принцип

Работает как тренная сварка: трение нагревает границу → запускает диффузию → высокое давление ускоряет диффузию → металлургический стык. В FSW вращающийся инструмент (штырь + плечо) создает трение и давление. Инструмент вращается вокруг своей оси и продвигается вдоль стыка. Тепло от трения инструмента с деталью пластически деформирует границу, диффузия соединяет части под давлением. Стык образуется термомеханической обработкой границы. Главное преимущество — легкая автоматизация и высокая скорость. Преимущественно для алюминиевых сплавов.

Рабочий процесс

1. Две пластины зажимают в стык встык — рабочие поверхности контактируют.
2. Вращающийся штырь инструмента вставляют в стык до касания плеча деталью. Материал пластически деформируется трением/нагревом — начинается интермолекулярная диффузия.
3. Инструмент движется вдоль линии стыка — за ним образуется соединение.
4. Движение продолжается до конца шва. Инструмент извлекают — остается отверстие от штыря.

Применение

• Авиация: крылья, топливные баки, конструкции.
• Судостроение: конструктивные элементы.
• Автопром: ободья колес, рамы, топливные баки.
• Химическая промышленность: трубопроводы, теплообменники, кондиционеры.
• Электроника: шины, алюминий-медь, разъемы.
• Общее машиностроение.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Твердофазная — нет флюса, наплавки.
• Однородные и разнородные металлы.
• Мелкозернистый качественный шов.
• Низкое энергопотребление (нет внешнего нагрева).
• Высокая автоматизация.
• Малое обслуживание.
• Разнообразные конфигурации швов, сварка в любых направлениях.
• Простая эксплуатация, нет загрязнения среды.

Недостатки

• Сложные/специальные приспособления (фикстуры).
• Видимое отверстие от штыря в конце шва.
• Высокая начальная стоимость.
• Меньшая гибкость vs дуговая сварка.
• Нельзя сделать наплавные швы.
• Нековкие материалы не сваркиваются.

Всё о FSW: принцип, работа, применение, плюсы и минусы. Вопросы — в комментариях. Понравилось — делитесь. Подпишитесь. Спасибо!