O que é solda por fricção por inércia?
A soldagem por atrito por inércia é um processo de soldagem em estado sólido que une materiais usando rotação e atrito para gerar calor,e força lateral para deslocar plasticamente o material e fundir as peças de trabalho juntas.
Desde o seu desenvolvimento inicial, o ROSCHEN tornou-se um método de solda preferido em uma série de indústrias, desde a indústria automóvel e aeroespacial até a agricultura e a perfuração,para aplicações de impressão e embalagem.
À medida que a tecnologia e a automação se expandiram nas últimas décadas, a soldagem por atrito por inércia continua a ser um dos métodos de processamento de metais mais eficientes.
Como funciona a soldagem por atrito por inércia
Soldadura por atrito por inérciaé uma variação da soldagem por atrito que utiliza energia cinética com força lateral aplicada para unir partes.A energia cinética é obtida usando rodas volantes, um conjunto de rodas pesadas que são usadas para armazenar energia de rotação.
A quantidade de energia cinética necessária é determinada por dois fatores: o tipo de materiais a unir e a geometria da solda.
Uma vez conhecidos o material e a geometria, é possível pré-calcular a quantidade de energia cinética que será necessária para a solda.
Os avanços tecnológicos e os desenvolvimentos no processo de soldagem tornaram mais fácil descobrir e replicar a compreensão das relações energia cinética/rotação.resultando em tempos de ciclo acelerados e uma facilidade de repetição não encontrada nas técnicas tradicionais de solda.
Um olhar passo a passo sobre a soldagem por fricção por inércia
1. Preparação
Determine os principais fatores de soldagem √ massa do volante, velocidade de rotação, força de empuxo lateral.
2Rotação antes do contacto
Uma máquina de soldagem por atrito por inércia parece semelhante a um torno de oficina convencional, exceto que, em um lado, um torno é ligado a um volante que tem uma massa especialmente determinada.
Este chuck mantém um componente da solda, enquanto um chuck oposto, não-rotacional (que se move axialmente sob pressão hidráulica) mantém o outro.
O volante começará a girar rapidamente, acelerando até uma velocidade predeterminada e armazenando energia cinética.
3Contato e atrito
Uma vez que o volante atinja a velocidade e o nível de energia cinética necessários, o motor do fuso é desligado e desligado (estado de roda livre).A ram hidráulico não giratório forçará a peça estática na peça giratória, causando uma quantidade extrema de atrito.
Este atrito aquece ambos os materiais, amolecendo as superfícies de soldagem das peças (não derretendo) ao ponto de serem capazes de se unir sob uma quantidade considerável de pressão lateral.
4- Desaceleração e ligação.
À medida que as peças são comprimidas, a energia cinética da massa do volante continua a girar o componente, trabalhando a interface metálica a quente, removendo impurezas ou vazios,e refinamos a superfície dos grãos,.
A ciência por trás da determinação da massa do volante e da velocidade de rotação é fundamental para criar uma ligação extremamente forte.e os componentes ficarão demasiado quentes e correrão o risco de uma ligação desigual ou ineficaz (e perda de material)- desligar o motor demasiado cedo e as peças não ficarão suficientemente quentes para se ligarem.
5Conclusão e ensaios
Quando o volante parar completamente, a soldagem está completa e o processo de soldagem está completo.As etapas 02-04 demoram entre 15 e 45 segundos, dependendo do tamanho e composição dos materiais(Para referência, se estiver a ler a uma taxa média de 300 palavras por minuto, um rolo poderia ter sido fabricado em menos tempo do que o necessário para ler as etapas 02-04.)
Vantagens da solda por atrito por inércia
Tempo de ciclo significativamente reduzido
É difícil exagerar o quão significativamente o tempo de ciclo é reduzido com o uso de um processo de soldagem por atrito.
1Processo controlado por máquina
Os fatores que são fundamentais para regular a solda (velocidade de rotação, massa do volante e força de empuxo) são controlados pela máquina, resultando em variação mínima (se houver) entre cada produto,Diferente dos processos de solda MIG ou TIG.
2- Consistência e repetibilidade extremas
Uma vez determinados estes factores (um processo rápido para soldadores experientes), um componente pode ser rapidamente reproduzido com pouca interrupção no processo,criando extrema consistência e repetibilidade para quase qualquer projeto.
3Preparação mínima dos componentes
A minimally prepared saw-cut surface is suitable for the inertia friction welding process because the displacement of plastic metal eliminates original surface conditions and expels any contaminants from the weld zone.
4. Requisitos mínimos de usinagem pós-soldura
A técnica de soldagem por atrito por inércia produz componentes de forma quase neta que exigem um mínimo de pós-usinagem.
5. Tempo de resposta mais rápido no geral
Simplificando, o processo de soldagem por atrito por inércia não leva muito tempo em comparação com as técnicas tradicionais de soldagem ou usinagem.
Junção de metais diferentes
Normalmente, a grande discrepância entre os pontos de fusão de dois metais diferentes (por exemplo, aço inoxidável e alumínio;O processo de soldagem de aço e de cobre (como é o caso do cobre e do aço) tornaria impossível a sua soldagem por técnicas tradicionais., e exigiria algum tipo de ligação mecânica.
O processo de soldagem por atrito por inércia não requer que as superfícies de fundição derretam, de modo que quando as peças de trabalho se plastificam,pressados juntos e depois arrefecidos (com metal não aquecido adjacente agindo como um dissipador de calor), os metais formam uma ligação de alta integridade sem ligação do material.
A capacidade de escolher metais diferentes para um componente permite ao fabricante eliminar o uso de metais caros em partes da peça que não exigem tal metal.
Isto não só reduz o custo do material do processo de soldagem, como também pode ajudar a aplicação a funcionar de forma mais eficiente, uma vez que a carga do material mais pesado é reduzida.
Redução de custos em comparação com a soldagem tradicional e o mecanizado CNC
A soldagem por atrito por inércia permite uma grande poupança tanto em horas de trabalho como em custos de materiais.
1Metais diferentes criam poupanças
Como mencionado, a capacidade de utilizar metais diferentes pode ajudar os fabricantes a economizar custos de material, eliminando a necessidade de usar metais caros em todo o componente.
2Redução dos custos de material, redução dos custos de usinagem
O processo requer menos matérias-primas para alcançar os mesmos limiares de fadiga e torque das peças formadas com outros métodos.Isto significa uma redução dos custos das matérias-primas e do tempo de usinagem pós-soldura para remover o material extra.
3. Material de sucata mínimo
Em comparação com os componentes fabricados com um torno CNC, a soldagem por fricção por inércia perde pouco ou nenhum material.permitindo ao fabricante adquirir significativamente menos materiais para alcançar o mesmo volume de produção.
4Redução das despesas operacionais
Os custos são reduzidos eliminando a necessidade de gases, materiais de preenchimento e fluxos que são necessários nos métodos de soldagem por fusão.Os custos de usinagem também são reduzidos pela redução dos custos das ferramentas e aumento da produtividade.
Alta integridade da solda
A soldagem por atrito por inércia é um processo de soldagem em estado sólido que não permite a possibilidade de porosidade de gás ou inclusões de escória.
A soldagem por atrito cria uma ligação de 100% da área de contato, criando juntas que são iguais em qualidade às ligações forjadas.As propriedades da solda são superiores às soldas criadas com processos tradicionais de fusão, como a soldadura MIG ou TIG.
O processo, em última análise, cria uma resistência da articulação que é comparável ou até superior aos materiais-mãe.
Não há limites de quantidade
A soldagem por atrito por inércia é uma solução rentável para a produção de protótipos, pequenas corridas ou grandes corridas repetidas para projetos em curso.
Segurança dos trabalhadores
A eliminação da luz brilhante perigosa e dos borbulhos de material fundido diminui significativamente o risco de lesões no chão.
Como a Soldadura por Fricção por Inércia é Melhor Usada
Embora a soldagem por atrito por inércia seja um método extremamente útil e econômico de união de metais e outros materiais, não é adequada para todas as aplicações e tem um conjunto curto de limitações:
- Os materiais devem ser maleáveis a altas temperaturas
- As limitações surgem com a presença de uma fase frágil na estrutura (por exemplo, em materiais como grafito, sulfeto de manganês, chumbo livre ou telúrio)
- O ferro fundido está excluído da lista de materiais solúveis
- Os bronzes e latões são excluídos da lista quando apresentam um elevado teor de chumbo (> 0,3%)
- A orientação angular das peças soldadas não é viável neste momento
- A articulação básica deve ser uma soldadura de traseiro
- Em geral, a face da articulação de pelo menos uma das partes deve ser essencialmente redonda.
Aplicações que se beneficiam da solda por atrito por inércia
1Fabricação de rolos
O processo de soldagem por atrito por inércia reduz os custos e o tempo de ciclo para os fabricantes que dependem de rolos industriais.
- Os rolos de pinça são rolos a motor utilizados para pressionar duas ou mais folhas juntas, formando um produto laminado.e espreme bolhas ou bolhas.
- Rolos de alimentação: Em uma imprensa de alimentação de folha, um rolos de alimentação é um dos conjuntos de rodas de borracha que transportam uma folha de papel da mesa de pilha para as pinças.
- Rolos de transferência de calor: os rolos de transferência de calor fornecem controle de temperatura circulando fluido aquecido ou resfriado através de bobinas sob a casca externa do rolo.O fluido esfria ou aquece a superfície do rolo até a temperatura desejada para a aplicação.
- Outros, de peso superior a 200 g/m2
- Fusores/rolos sob pressão
2. Perfuração e mineração
Leia um estudo de caso sobre o uso de Solução por Fricção por Inercia para criar hastes de perfuração para uma empresa da indústria de mineração de gás natural
- Perfuração de petróleo
- Perfuração de gás natural
- Perfuração de poços de água
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3Componentes aeroespaciais que requerem metais de alta resistência
4. Instalações de pressão pneumática
Equipamento de solda e capacidades de tamanho na Pierce Industries
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