¿Qué es la soldadura por fricción por inercia?
La soldadura por fricción por inercia es un proceso de soldadura en estado sólido que une materiales mediante rotación y fricción para generar calor.y fuerza lateral para desplazar plásticamente el material y fundir las piezas de trabajo juntas.
Desde su desarrollo inicial, ROSCHEN se ha convertido en un método de soldadura preferido en una serie de industrias, que van desde la industria automotriz y aeroespacial hasta la agricultura y la perforación,para aplicaciones de impresión y embalaje.
A medida que la tecnología y la automatización se han expandido en las últimas décadas, la soldadura por fricción por inercia continúa siendo uno de los métodos de trabajo de metales más rentables disponibles.
Cómo funciona la soldadura por fricción por inercia
Soldadura por fricción por inerciaes una variación de la soldadura por fricción que utiliza energía cinética con fuerza lateral aplicada para unir partes.La energía cinética se obtiene utilizando volantes un conjunto de ruedas pesadas que se utilizan para almacenar la energía de rotación.
La cantidad de energía cinética requerida está determinada por dos factores: el tipo de materiales que se unen y la geometría de la soldadura.
Una vez que se conoce el material y la geometría, es posible calcular previamente la cantidad de energía cinética que se requerirá para la soldadura.
Los avances tecnológicos y los desarrollos en el proceso de soldadura han facilitado la comprensión de las relaciones de energía cinética/rotación para descubrirlas y replicarlas.que se traduce en tiempos de ciclo acelerados y una facilidad de repetibilidad no encontrada en las técnicas de soldadura tradicionales.
Una mirada paso a paso a la soldadura por fricción por inercia
1Preparación
Determinar los factores clave de soldadura √ masa del volante, velocidad de rotación, fuerza de empuje lateral.
2Rotación previa al contacto
Una máquina de soldadura por fricción por inercia se parece a un torno de taller convencional, excepto que en un lado, un mandril está conectado a un volante de vuelo que tiene una masa especialmente determinada.
Este mandril sostiene un componente de la soldadura, mientras que un mandril opuesto, no rotacional (que se mueve axialmente bajo presión hidráulica) sostiene el otro.
El volante comenzará a girar rápidamente, acelerando hasta una velocidad predeterminada y almacenando energía cinética.
3Contacto y fricción
Una vez que el volante alcanza la velocidad y el nivel de energía cinética requeridos, el motor del husillo se apaga y desactiva (estado de rueda libre).El macho hidráulico no giratorio forzará la pieza estática en la pieza giratoria, causando una cantidad extrema de fricción.
Esta fricción calienta ambos materiales, suavizando las superficies de soldadura de las piezas (no derretidas) hasta el punto de que son capaces de unirse bajo una cantidad considerable de presión lateral.
4Desaceleración y unión.
A medida que las piezas se comprimen entre sí, la energía cinética de la masa del volante continúa girando el componente, trabajando en caliente la interfaz de metal, eliminando impurezas o huecos,y refinamos la superficie de los granos..
La ciencia detrás de determinar la masa del volante y la velocidad de rotación es fundamental para crear un enlace extremadamente fuerte.y los componentes se calentarán demasiado y correrán el riesgo de un enlace desigual o ineficaz (y pérdida de material)Si se apaga el motor demasiado pronto, las piezas no se calentarán lo suficiente como para unirse.
5Completamiento y ensayo
Cuando el volante se detiene completamente, la soldadura está completa y el proceso de soldadura está completo.Los pasos 02-04 tardan entre 15 y 45 segundos, dependiendo del tamaño y la composición de los materiales.. (Para referencia, si usted lee a una velocidad media de 300 palabras por minuto, un rodillo podría haber sido fabricado en menos tiempo que el necesario para leer los pasos 02-04.)
Ventajas de la soldadura por fricción por inercia
Significativamente reducido el tiempo de ciclo
Es difícil exagerar la reducción significativa del tiempo de ciclo mediante el uso de un proceso de soldadura por fricción.
1Proceso controlado por máquina
Los factores que son clave en la regulación de la soldadura (velocidad de rotación, masa del volante y fuerza de empuje) son controlados por la máquina, lo que resulta en una variación mínima (si existe) entre cada producto,a diferencia de los procesos de soldadura MIG o TIG.
2Consistencia y repetibilidad extremas
Una vez determinados estos factores (un proceso rápido para los soldadores experimentados), un componente puede reproducirse rápidamente con poca interrupción en el proceso,Creando una consistencia extrema y repetibilidad para casi cualquier proyecto.
3Preparación mínima de los 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. Minimo de mecanizado necesario después de la soldadura
La técnica de soldadura por fricción por inercia produce componentes de forma casi neta que requieren un mínimo de post-mecanizado.
5En general, el tiempo de respuesta es más rápido.
En pocas palabras, el proceso de soldadura por fricción por inercia no tarda mucho tiempo en comparación con las técnicas tradicionales de soldadura o mecanizado.
La unión de metales diferentes
Normalmente, la gran discrepancia entre los puntos de fusión de dos metales diferentes (por ejemplo, acero inoxidable y aluminio;Las instalaciones de soldadura (como las de cobre y acero) serían imposibles de soldar con técnicas tradicionales., y requeriría algún tipo de conexión mecánica.
El proceso de soldadura por fricción por inercia no requiere que las superficies de soldadura se derritan, por lo que cuando las piezas se plastifican,Presionados juntos y luego enfriados (con metal adyacente no calentado que actúa como un disipador de calor), los metales forman un enlace de alta integridad sin aleación del material.
La capacidad de elegir metales diferentes para un componente permite al fabricante eliminar el uso de metales caros en partes de la pieza de trabajo que no requieren tal metal.
Esto no sólo reduce el costo del material del proceso de soldadura, sino que también puede ayudar a que la aplicación funcione de manera más eficiente ya que se reduce la carga del material más pesado.
Reducción de costes en comparación con la soldadura tradicional y el mecanizado CNC
El proceso de soldadura por fricción por inercia permite ahorros considerables tanto en horas de trabajo como en costes de materiales.
1Los metales diferentes crean ahorros
Como se mencionó, la capacidad de utilizar metales diferentes puede ayudar a los fabricantes a ahorrar en costos de materiales al eliminar la necesidad de usar metales caros en todo el componente.
2- Reducción de los costes de material y de mecanizado
El proceso requiere menos materias primas para lograr los mismos umbrales de fatiga y par que las piezas formadas con otros métodos.Esto significa una reducción tanto de los costes de las materias primas como del tiempo de mecanizado posterior a la soldadura para eliminar el material extra.
3Material de desecho mínimo
En comparación con los componentes fabricados con un torno CNC, la soldadura por fricción por inercia deja poco o nada de material,que permite al fabricante comprar significativamente menos materiales para lograr el mismo volumen de producción.
4. Reducción de los gastos operativos
Los costos se reducen al eliminar la necesidad de los gases, materiales de relleno y flujos que se requieren en los métodos de soldadura por fusión.Los costes de mecanizado también se reducen al reducir los costes de las herramientas y aumentar la productividad.
Alta integridad de las soldaduras
La soldadura por fricción por inercia es un proceso de soldadura en estado sólido que no permite la posibilidad de porosidad de gas o inclusiones de escamas.
La soldadura por fricción crea un enlace del 100% del área de contacto, creando juntas que son iguales en calidad a los enlaces forjados.Las propiedades de soldadura son superiores a las soldaduras creadas con procesos de fusión tradicionales, como la soldadura MIG o TIG.
El proceso, en última instancia, crea una fuerza de la articulación que es comparable o incluso mayor que los materiales de origen.
No hay límites de cantidad
La soldadura por fricción por inercia es una solución rentable para producir prototipos, pequeñas series o grandes series repetidas para proyectos en curso.
Seguridad de los trabajadores
La eliminación de la luz brillante peligrosa y las salpicaduras de material fundido disminuye significativamente el riesgo de lesiones en el suelo.
Cómo se utiliza mejor la soldadura por fricción por inercia
Si bien la soldadura por fricción por inercia es un método extremadamente útil y rentable para unir metales y otros materiales, no es adecuado para todas las aplicaciones y tiene un conjunto corto de limitaciones:
- Los materiales deben ser maleables a altas temperaturas
- Las limitaciones surgen con la presencia de una fase frágil en la estructura (por ejemplo, en materiales como el grafito, el sulfuro de manganeso, el plomo libre o el telurio)
- El hierro fundido queda excluido de la lista de materiales soldables
- El bronce y el latón se excluyen de la lista cuando tienen un alto contenido de plomo (> 0,3%)
- La orientación angular de las piezas soldadas no es posible en este momento
- La unión básica debe ser una soldadura de trasero
- En general, la cara de la articulación de al menos una de las partes debe ser esencialmente redonda.
Aplicaciones que se benefician de la soldadura por fricción por inercia
1Fabricación de rodillos
El proceso de soldadura por fricción por inercia reduce los costes y el tiempo de ciclo para los fabricantes que dependen de los rodillos industriales.
- Los rodillos de punta son rodillos accionados que se utilizan para presionar dos o más láminas juntas, formando un producto laminado.y exprime burbujas o ampollas.
- Rodillos de alimentación: en una imprenta de alimentación de hojas, un rodillo de alimentación es uno de un conjunto de ruedas de goma que transporta una hoja de papel desde la mesa de pila hasta las pinzas.
- Rodillos de transferencia de calor: Los rodillos de transferencia de calor proporcionan un control de temperatura mediante la circulación de líquido calentado o enfriado a través de bobinas debajo de la cáscara exterior del rollo.El fluido enfría o calienta la superficie del rodillo a la temperatura deseada para la aplicación.
- Las demás máquinas y aparatos
- Los demás componentes de las máquinas de ensayo
2. Perforación y minería
Leer un estudio de caso sobre el uso de soldadura por fricción por inercia para crear barras de perforación para una empresa en la industria minera de gas natural
- Perforación de petróleo
- Perforación de gas natural
- Perforación de pozos de agua
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3Componentes aeroespaciales que requieren metales de alta resistencia
4. Los conjuntos neumáticos a presión
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