마찰 용접 공정 전체에 대한 심층 분석

마찰 용접 정의

마찰 용접은 재료의 상대 마찰에 의해 생성 된 열을 얻기 위해 용접물의 상대 마찰 운동을 사용하여 압력 용접 방법의 안정적인 연결을 달성하는 것입니다. 용접 공정은 압력의 작용, 마찰 사이에서 용접 될 재료의 상대적 움직임으로 계면과 그 근처의 온도가 상승하고 열가소성 상태에 도달하여 상단 단조력 계면 산화 막이 파손되고 재료가 야금 반응의 확산 및 재결정화 요소의 계면을 통해 소성 변형 및 흐름을 겪고 조인트가 형성되는 역할을합니다.

마찰 용접 원리

원형 섹션의 두 금속 공작물은 마찰 용접 전에 회전이 가능한 척과 앞으로 이동하여 압력을 가할 수 있는 척에 고정됩니다. 용접이 시작되면 공작물 1이 고속으로 회전하고 공작물 2가 공작물 1의 방향으로 이동하여 접촉한 후 충분히 큰 마찰 압력을 가하여 마찰 가열 공정을 시작합니다. 일정 시간 마찰 후 접합 금속의 온도가 용접 온도에 도달하면 공작물 1의 회전을 중지하고 동시에 공작물 2가 빠르게 움직여 상단 단조 압력을 가하여 상단 단조 변형을 생성하고 용접을 완료합니다.

마찰 용접 분류

마찰 용접에는 여러 가지 방법이 있으며, 일반적으로 용접물의 상대적인 움직임과 공정의 특성에 따라 분류되며 주요 방법은 다음과 같습니다:

• 연속 구동 마찰 용접
• 위상 제어 마찰 용접
• 관성 마찰 용접
• 마찰 교반 용접
• 임베디드 마찰 용접
• 세 번째 바디의 마찰 용접
• 마찰 클래딩

연속 마찰 용접

마찰 압력의 작용으로 용접 된 인터페이스가 서로 접촉하고 상대 운동을 통해 마찰하여 기계적 에너지가 열 에너지로 변환되고 마찰열이 인터페이스에서 산화물을 제거하는 데 사용되며 상단 단조력의 작용으로 안정적인 조인트가 형성됩니다. 이것은 일반적인 유형의 마찰 용접이며, 용접 공정에서 공작물은 스핀들 모터에 의해 지속적으로 구동되고 일정한 속도로 회전하며 지정된 마찰 시간 또는 마찰 변형에 도달 할 때까지 공작물이 즉시 회전을 멈추고 상단 단조 용접을 중단합니다.

관성 마찰 용접

공작물의 회전 끝이 플라이휠에 고정되고 플라이휠과 공작물의 회전 끝을 특정 회전 속도로 가속하여 용접 프로세스가 시작된 다음 플라이휠이 메인 모터에서 분리되고 공작물의 움직이는 끝이 앞으로 이동하여 마찰 가열이 시작됩니다. 플라이휠은 마찰 토크에 의해 제동되고 속도가 점차 감소하며 속도가 0이 되면 용접 공정이 종료됩니다.

위상 마찰 용접

육각형 강철, 팔각형 강철, 자동차 조이스틱 등과 같은 공작물의 상대적 위치 요구 사항에 주로 사용되며, 용접 후 프롱을 정렬하고 요구 사항을 충족하기 위해 오른쪽 또는 위상 방향을 정렬해야 합니다. 주요 방법은 다음과 같습니다:

• 기계적 동기화 위상 마찰 용접
• 핀 피팅 마찰 용접
• 동기화된 드라이브 마찰 용접

방사형 마찰 용접

용접할 튜브는 경사가 있고, 튜브 내부에 맨드릴이 있으며, 표면이 경사진 회전 링이 장착되어 있어 용접 중에 두 튜브가 회전하며 반경 방향 마찰 압력을 가하고 마찰 가열이 끝날 때 상단 단조 압력이 가해집니다.

마찰 클래딩

클래딩 금속 원형 바는 고속으로 회전하며 모재에 마찰 압력을 가합니다. 모재의 부피가 크기 때문에 열전도율이 좋고 냉각 속도가 빠릅니다. 따라서 클래딩 금속과 모재 인터페이스에서 클래딩 금속 측으로 마찰 표면이 형성됩니다. 동시에 클래딩 금속은 응축되어 모재 금속으로 전이되어 클래딩 용접 살을 형성합니다. 모재가 클래딩 금속 바를 기준으로 회전하거나 이동하면 모재에 표면 용접이 형성됩니다.

선형 마찰 용접

용접 할 두 개의 공작물은 고정, 왕복 운동을위한 특정 속도로 다른 공작물 또는 상대 왕복 운동을위한 두 공작물의 압력 작용으로 계면 마찰의 두 공작물의 압력 작용으로 열이 발생하여 용접을 달성합니다.

마찰 교반 용접

교반 헤드의 가장자리에 연결된 두 개의 용접 재료에 깊이 회전하는 교반 바늘의 특정 모양의 고온 내성 경질 재료로 만들어져 교반 헤드의 가장자리에 연결된 두 용접물의 회전을 조정하여 다량의 마찰 열의 가장자리에 연결된 두 용접물의 회전을 조정하여 교반 헤드의 플라스틱 연화 영역에서 생성 된 금속의 플라스틱 연화 영역에서 교반, 압출의 작용하에 교반 헤드의 회전을 통해 용접을 따라 역류하여 플라스틱 금속 흐름을 형성하고 냉각 공정 및 압출에서 머리를 멀리하고 고상 용접 조인트의 형성을 교반하는 교반 바늘로 만듭니다. 플라스틱 연화 영역은 교반 헤드의 작용으로 교반 및 압착되고 교반 헤드의 회전과 함께 용접 이음새를 따라 뒤로 흐르면서 플라스틱 금속 흐름을 형성하고 교반 헤드의 출발 후 냉각 공정에서 압착되어 고체상 용접 조인트를 형성합니다.

궤도 마찰 용접

궤도 마찰 용접은 주로 비원형 단면 공작물 용접에 사용되는 새로 개발된 용접 방법입니다. 직선 궤도를 따라 선형 궤도 마찰 용접 공작물은 진동 속도가 필요한 값에 도달하도록 특정 진폭과 주파수를 사용하여 용접 표면이 상대적으로 반복되는 진동 마찰을 수행하도록 보장합니다. 원형 궤도 마찰 용접 공작물은 동일한 반경과 회전 속도를 가진 각 질량의 원형 궤도를 따라 용접 표면이 마찰의 상대적인 움직임을 수행하도록합니다. 접합부가 용접 온도까지 가열되면 공작물의 마찰 운동이 중지되고 상단 용접이 수행됩니다.

마찰 용접 공정

프로세스 특성

vantage:

1. 용접 시공 시간이 짧고 생산성이 높습니다.
2. 용접 왜곡이 적고 용접 후 치수 정확도가 높습니다.
3. 높은 수준의 기계화 및 자동화, 안정적인 용접 품질.
4. 모든 종류의 이종 재료 용접에 적합하며 기존 용융으로는 용접할 수 없는 알루미늄-강, 알루미늄-구리, 티타늄-구리, 금속 간 화합물-강 등을 용접할 수 있습니다.
5. 직경이 같거나 다른 막대와 튜브의 용접이 가능합니다.
6. 용접은 연기, 아크광, 유해 가스를 발생시키지 않으며 환경을 오염시키지 않습니다.

단점.

1. 원형이 아닌 단면을 용접하는 것이 더 어렵고 필요한 장비가 복잡하며 디스크 모양의 얇은 부품과 벽이 얇은 파이프 피팅을 용접하는 것도 클램핑이 쉽지 않기 때문에 더 어렵습니다.
2. 모양과 조립 위치가 이미 결정된 부품의 경우 마찰 용접을 실현하기 어렵습니다.
3. 조인트는 프레팅이 발생하기 쉬우므로 용접 후 가공해야 합니다.
4. 클램핑 부분은 긁힘이나 클램핑 자국이 생기기 쉽습니다.

마찰 용접 공정

마찰 용접은 마찰 열과 기계적 힘을 이용한 재료의 야금 결합을 중심으로 하는 매우 효율적인 고체 접합 기술입니다. 일반적으로 공작물의 한쪽은 고정 장치에 단단히 고정하고 다른 쪽은 회전 드라이브에 연결하여 접촉면이 깨끗하고 평평하도록 하는 등 공작물을 정밀하게 고정하는 것으로 공정이 시작됩니다. 기계가 작동하면 회전하는 공작물이 축 방향 압력을 받아 고정된 부품과 밀착되고 고속 마찰로 인해 인터페이스에서 즉시 고온이 발생하여 재료에 빠르게 침투하여 플라스틱 상태가 됩니다. 이 과정에서 마찰은 표면의 산화물 층을 분해할 뿐만 아니라 금속 격자가 동적으로 재결정화되어 흐르는 연화층을 형성하도록 유도합니다. 온도가 임계점까지 축적되면 장비는 결정적으로 회전을 멈춘 다음 상단 단조의 더 큰 압력을 가하고 이때 압출 융합, 미세한 수준의 원자 확산 및 입자 경계 이동과 같이 단조 된 것처럼 연화 된 재료는 조인트 표면의 결함을 완전히 제거하여 조밀하고 완벽한 용접 조인트의 형성을 완전히 제거합니다. 냉각 및 성형 후 용접물은 사실상 변형이 없으며 강도는 기본 재료의 강도를 초과할 수도 있습니다.

일반적인 마찰 용접 장비

기존 마찰 용접 장비

기존의 마찰 용접 장비는 스핀들 파워 모듈, 유압 장치 및 지능형 제어 시스템으로 구성된 기계식 구동 시스템을 통해 고정밀 압력 제어 메커니즘에 견고하게 연결됩니다. 이 장비는 샤프트, 튜브 및 성형 공작물의 클램핑 요구 사항에 유연하게 적용 할 수있는 모듈 식 설계를 채택하여 자동차 제조 분야에서 주요 엔진 부품의 효율적인 용접을 실현하고 실시간 모니터링 시스템에 의존하여 군사 분야에서 고강도 합금 재료의 안정적인 연결을 완료합니다. 전통적인 용접 공정에 비해이 장비는 다중 센서 융합 기술을 통해 에너지 소비 제어 및 접합 품질에서 상당한 이점을 가지고 있으며 정밀 용접의 엄격한 요구 사항에 대한 항공 우주, 철도 운송 및 기타 산업을 충족시킬 수 있으며 대량 산업 생산의 핵심 장비가 될 수 있습니다.

마찰 교반 용접 장비

마찰 교반 용접(FSW) 장비는 고체 접합 원리를 기반으로 개발된 첨단 용접 장비로, 특수 교반 헤드를 사용하여 소성 흐름과 재료의 야금 결합을 달성하는 것이 핵심 혁신입니다. 이 장비는 주로 고강성 본체, 회전 구동 시스템, 정밀 온도 제어 모듈 및 3차원 힘 위치 감지 장치로 구성되며 교반 바늘과 샤프트 숄더의 시너지 작용을 통해 용융 없이도 용접 공정을 완료할 수 있습니다.알루미늄마그네슘 합금 및 기타 고융점 재료와 같은 고융점 재료를 매끄럽게 연결합니다. 이 기술은 기존의 마찰 용접과 비교하여 박판의 용접 품질을 크게 향상시키고 항공 우주 분야에서 스킨 골격의 통합 성형을 실현하며 용접 이음새의 강도가 최대 95% 이상인 신 에너지 차량용 배터리 트레이 제조에 널리 사용됩니다. 최신 장비는 비전 가이드와 적응형 제어 알고리즘을 통합하여 용접 파라미터를 동적으로 조정하고 이종 재료(예: 알루미늄/구리, 알루미늄/철)의 접합 기술의 병목 현상을 성공적으로 극복할 수 있습니다.