Reibschweißen verwendet, wie der Name schon sagt, Reibung zum Schweißen von Verbindungen. Beim Fügeprozess wird keine äußere Wärme aufgebracht.
daher Reibschweißen ist kein Schmelzschweißverfahren, sondern ein Festkörperschweißverfahren, bei dem die resultierende Verbindung häufig so stark ist wie das Grundmetall. Diese Schweißtechnik wird in mehreren Branchen zum Verbinden von Teilen eingesetzt.
Lassen Sie uns näher auf die Funktionsweise dieser Technik und ihre Vorteile eingehen.
VERBINDUNG: LASERSCHWEISSEN: TYPEN, VORTEILE UND ANWENDUNGEN
Der Prozess des Reibschweißens
Wenn Sie Ihre Handflächen aneinander reiben, werden Sie feststellen, dass Ihre Handflächen heiß werden. Wenn Sie den Druck und die Geschwindigkeit weiter erhöhen, fühlen Sie sich wärmer.
Das gleiche Prinzip der Wärmeerzeugung durch Reibung wird beim Reibschweißen angewendet, bei dem die Metallteile mit extrem hoher Geschwindigkeit und extrem hohem Druck aneinander reiben.
Diese Wechselwirkung zwischen den beiden Oberflächen führt zu mechanischer Reibung. Auch wenn die beiden zu verschweißenden Materialien mit bloßem Auge glatt erscheinen, gibt es auf mikroskopischer Ebene Unregelmäßigkeiten. Diese Unregelmäßigkeiten reichen aus, um Reibung zwischen ihren Oberflächen zu erzeugen.
Wenn zwei Materialien durchlaufen Reibschweißen Die Relativbewegung untereinander und der auf sie ausgeübte Druck erzeugen Wärme an den Kontaktpunkten. Wenn der Prozess weitergeht, steigt auch die Wärmeerzeugung an und die beiden Materialien werden an den Kontaktpunkten viskos.
Wiederum fördert die Bewegung zwischen den beiden das Mischen der beiden Teile an ihren Kontaktpunkten, wodurch eine Verbindung oder eine Schweißnaht entsteht.
Verschiedene Arten des Reibschweißens
Jeder Schweißprozess, bei dem Reibung zur Herstellung der Verbindung verwendet wird, kann als Reibschweißen bezeichnet werden. Grundsätzlich gibt es jedoch vier Arten von Reibschweißprozessen.
Lassen Sie uns jeden von ihnen kurz durchgehen, um die subtilen Unterschiede zwischen ihnen zu verstehen.
Rotationsreibungsschweißen : Von den beiden Materialien wird eines über die Oberfläche des anderen gedreht, wo die Schweißnaht erforderlich ist. Der Prozess nutzt die axiale Druckkraft und die hohen Drehzahlen.
Diese Kombination bewirkt die Plastifizierung der beiden Materialien, was schließlich zu einer Bindung zwischen den beiden führt.
Lineares Reibschweißen : Bei dieser Art des Reibschweißens schwingt eines der Materialien bei hohen Geschwindigkeiten mit hohen Druckkräften in einer Hin- und Herbewegung relativ zum anderen. Die an den Oberflächen erzeugte Wärme bewirkt, dass das Metall plastifiziert und die Oxide oder Oberflächen-ebene Verunreinigungen werden an den Seiten abgebrannt oder ausgestoßen.
Reibrührschweißen : Reibrührschweißen verwendet ein Spezialwerkzeug mit einer zylindrischen Schulter und einem profilierten Stift, um Schweißnähte zu erzeugen. Der Stift fährt entlang der Naht der beiden Werkstücke, bis die Schulter auf der Naht aufliegt.
Das Werkzeug dreht sich dann dort, wo die Reibung zwischen Schulter und Naht das Metall weicher macht. Der profilierte Stift wird linear durch die Nahtlinie bewegt, wobei das weiche Metall gerührt wird und dabei eine Verbindung hergestellt wird.
Reibrührpunktschweißen : Reibrührpunktschweißen ist eine der Arten des Reibrührschweißens mit einem großen Unterschied.
Beim Reibrührschweißen wird das Werkzeug entlang der Naht der Werkstücke bewegt. Beim Reibrührpunktschweißen wird das Werkzeug jedoch an einer Stelle gedreht und nicht bewegt.
Es dreht sich und erzeugt eine Schweißnaht, und das Werkzeug wird angehoben, wodurch ein Austrittsloch entsteht, in das der Profilstift eingespritzt wurde.
Die Geschwindigkeit, mit der die Relativbewegung auftritt und der Druck auf die Werkstücke ausgeübt wird, hängt von der Größe der Wärme ab, die zur Erzeugung der Schweißnaht zwischen den beiden Metallteilen benötigt wird. Bei Stahl entsteht irgendwo dazwischen Reibschweißen. 900 und 1300 Grad Celsius .
Trägheitsschweißen: Entspricht es dem Reibschweißen?
Viele verwenden das Trägheitsschweißen und das Reibschweißen synonym. Das Trägheitsschweißen ist jedoch eine Art des Reibschweißens.
Um genau zu sein, ist das Trägheitsschweißen eine Art des Rotationsreibungsschweißens. Es erhält den Namen Trägheitsschweißen von der Art und Weise, wie die Rotation stattfindet.
Bei dieser Verbindungstechnik wird eines der Werkstücke stationär gehalten, während das andere auf einer Spindel montiert wird. Die Spindel dreht sich mit hoher Geschwindigkeit, um Reibung zwischen den beiden Metalloberflächen zu erzeugen.
Hier ist die maximale Drehzahl der Spindel festgelegt und basiert auf der Art des Materials, das sie hält, und der Temperatur, die sie erreichen sollte, um die beiden Teile zusammenzuschweißen.
Sobald die Spindel die obere Drehzahl erreicht hat, löst sich der Antrieb und das stationäre Werkstück vertraut auf das rotierende Werkstück. Das Werkstück dreht sich aufgrund der Trägheitskraft, die sich aus der kinetischen Energie ergibt, selbstständig weiter.
Was sind die Vorteile des Reibschweißens?
Nicht alle Schweißtechniken gewährleisten die gleichen Verbindungsergebnisse. Daher wird die Art des Schweißens anhand der Eigenschaften ausgewählt, die der Verbindung durch den Schweißprozess verliehen werden.
Lassen Sie uns einige der Vorteile des Reibschweißens diskutieren :
Ermöglicht das Verbinden unterschiedlicher Metalle : Einer der Hauptvorteile des Reibschweißens besteht darin, dass damit unterschiedliche Metalle verbunden werden können.
Einige der gängigen Bimetall-Reibungsgelenke sind :
- Aluminium zu Stahl
- Kupfer zu Aluminium
- Titan zu Kupfer
- Nickellegierung zu Stahl
In der Regel kann jedes schmiedbare Metall reibungsgeschweißt werden. Dies gibt den Ingenieuren mehr Freiheit, da sie dank des Reibschweißens Bimetallstrukturen erzeugen können.
Kupfer-Aluminium-Verbindungen werden normalerweise als nicht handhabbar angesehen, aber beim Reibschweißen ist dies möglich.
Es erfolgt keine externe Anwendung von Wärme oder Flussmittel : Reibschweißen erfordert keine externe Wärme oder Flussmittel, wodurch der Prozess einfach und weniger chaotisch bleibt.
Minimale oder keine Mängel : Einer der Vorteile von Festkörperschweißen ist, dass es im Vergleich zum Schmelzschweißen nur minimale oder keine Mängel aufweist. Die gleichen Effekte werden auf das Reibschweißen übertragen.
Sehr schneller Vorgang : Das Reibschweißen gilt als eine der schnellsten Schweißmethoden und taktet bis zu zweimal oder sogar 100-mal schneller als normale Schmelzschweißungen.
Benötigt nicht viel Oberflächenvorbereitung : Bearbeitete, gesägte oder gescherte Oberflächen können durch Reibschweißen verbunden werden. Das Vorhandensein von Schmiermitteln oder Ölen ist jedoch für optimale Schweißbedingungen nicht zulässig.
Reibschweißen ist ein Überbegriff, der verschiedene Arten von Schweißprozessen umfasst. Viele Branchen setzen auf Reibschweißen, um ansonsten nicht handhabbare Verbindungen herzustellen.
Es ist schnell, effizient und eine der beliebtesten Optionen beim Festkörperschweißen.