Nguyên lý làm việc và lĩnh vực ứng dụng của hàn ma sát

Trong hoạt động sản xuất cơ khí, thông thường bề mặt kim loại của phôi gia công dính và hàn lại với nhau do nhiệt sinh ra do ma sát, chẳng hạn như khi tiện phôi trên máy công cụ. Thông qua việc phân tích các hiện tượng bám dính và hàn này, có thể hiểu được bản chất của hàn ma sát. Hàn ma sát là phương pháp hàn sử dụng nhiệt ma sát và nhiệt biến dạng dẻo sinh ra do ma sát của bề mặt tiếp xúc phôi để nâng nhiệt độ gần bề mặt tiếp xúc lên khoảng nhiệt độ gần nhưng dưới nhiệt độ nóng chảy, khiến phôi bị biến dạng dẻo. và chảy dưới áp lực. Điều này đạt được thông qua sự khuếch tán và kết tinh lại các phân tử giao diện.

Có nhiều phương pháp hàn ma sát, và dựa trên quỹ đạo của tác động ma sát và đặc tính của quy trình, những phương pháp phổ biến trong sản xuất thực tế bao gồm hàn ma sát truyền động liên tục, hàn ma sát tích trữ năng lượng, hàn ma sát điều khiển pha, hàn ma sát quán tính, hàn ma sát theo dõi, và hàn ma sát khuấy. Trong số đó, hàn ma sát truyền động liên tục, hàn ma sát điều khiển pha, hàn ma sát quán tính và hàn ma sát đường ray dựa vào chuyển động ma sát tương đối giữa các bộ phận được hàn để tạo ra năng lượng nhiệt, được gọi chung là hàn ma sát truyền thống. Hàn ma sát khuấy, hàn ma sát nhúng, hàn ma sát vật thứ ba và hàn lớp phủ ma sát là các quá trình hàn dựa vào nhiệt sinh ra do chuyển động ma sát tương đối giữa đầu khuấy và phôi.

Quá trình hàn ma sát có thể được chia thành bốn giai đoạn:

1. Sự biến đổi cơ năng ma sát thành nhiệt năng;

2. Biến dạng dẻo của vật liệu;

3. Rèn áp lực trong điều kiện nhiệt dẻo;

4. Kết luận hàn tái kết tinh khuếch tán liên phân tử.

So với hàn truyền thống, hàn ma sát có mức tiêu thụ nhiệt độ và năng lượng thấp hơn, đồng thời mức tiêu thụ năng lượng điện thấp bằng 20% so với hàn truyền thống. Cả hai kim loại giống nhau và khác nhau đều có thể được hàn một cách hiệu quả. Và độ chính xác hàn cao. Sai số tối đa của tổng chiều dài buồng đốt trước của động cơ diesel sinh ra do hàn ma sát là ± 0,1 mm. Chất lượng hàn ổn định và độ bền cao có thể kéo dài tuổi thọ của sản phẩm rất nhiều. Quá trình hàn không phù hợp với bất kỳ vật liệu hàn nào và sạch sẽ, hợp vệ sinh và không gây ô nhiễm. Đồng thời, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, tốc độ hàn nhanh và nhiệt độ quá trình thấp hơn nhiệt độ nóng chảy, giúp giảm thiểu hiệu quả các khuyết tật đông đặc. Không giống như hàn hồ quang truyền thống, hàn ma sát không gây ra bất kỳ mối nguy hiểm nào như tia lửa, đèn hồ quang hoặc khí độc hại, giúp bảo vệ an toàn và sức khỏe môi trường tốt hơn.

Với các đặc tính kỹ thuật chất lượng cao, hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và không gây ô nhiễm, hàn ma sát ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như hàng không vũ trụ, phương tiện sử dụng năng lượng hạt nhân và sản xuất cơ khí. Nó đã nhận được sự quan tâm cao từ các nước công nghiệp phát triển và đã đầu tư một lượng lớn kinh phí vào phát triển và ứng dụng công nghệ. Người ta tin rằng hàn ma sát là một công nghệ hàn đáng tin cậy, có thể tái tạo và đáng tin cậy.

Với hiệu suất hàn tuyệt vời của hàn ma sát, công nghệ này cũng có thể hoàn thành các hoạt động sửa chữa khác nhau một cách hiệu quả, chẳng hạn như nứt thành phần kết cấu quan trọng, lỗi vị trí lỗ kim loại tấm, khuyết tật đúc, vết nứt dập tắt và các vấn đề khác. Hàn sửa chữa phích cắm ma sát là quá trình hàn ở trạng thái rắn với tốc độ hàn nhanh, vùng chịu nhiệt nhỏ và cường độ sửa chữa đạt trên 90% cường độ cơ thể. Quá trình sửa chữa hoàn toàn tự động, chất lượng đáng tin cậy và các bộ phận hàn đáp ứng yêu cầu sử dụng tiêu chuẩn cao, giảm tổn thất kinh tế và tiến độ của việc loại bỏ vật liệu và bộ phận.