Il principio di funzionamento e i campi di applicazione della saldatura ad attrito
Nelle operazioni di produzione meccanica, è normale che le superfici metalliche dei pezzi aderiscano e si saldano insieme a causa del calore generato dall'attrito, come quando si ruotano i pezzi su macchine utensili. Attraverso l'analisi di questi fenomeni di adesione e saldatura è possibile comprendere l'essenza della saldatura per attrito. La saldatura per attrito è un metodo di saldatura che utilizza il calore per attrito e il calore di deformazione plastica generati dall'attrito della superficie di contatto del pezzo per aumentare la temperatura vicino all'interfaccia fino a un intervallo di temperatura vicino ma inferiore al punto di fusione, provocando la deformazione plastica del pezzo e flusso sotto pressione. Ciò si ottiene attraverso la diffusione e la ricristallizzazione delle molecole di interfaccia.
Esistono molti metodi di saldatura per attrito e, in base alla traiettoria dell'azione di attrito e alle caratteristiche del processo, quelli comuni nella produzione effettiva includono la saldatura per attrito a trasmissione continua, la saldatura per attrito con accumulo di energia, la saldatura per attrito a controllo di fase, la saldatura per attrito per inerzia, la saldatura per attrito su pista e mescolare la saldatura per attrito. Tra queste, la saldatura ad attrito a trasmissione continua, la saldatura ad attrito a controllo di fase, la saldatura ad attrito inerziale e la saldatura ad attrito su rotaia si basano sul movimento di attrito relativo tra le parti saldate per generare energia termica, che vengono collettivamente denominate saldatura ad attrito tradizionale. La saldatura per attrito, la saldatura per attrito incorporato, la saldatura per attrito del terzo corpo e la saldatura per sovrapposizione per attrito sono processi di saldatura che si basano sul calore generato dal movimento di attrito relativo tra la testa di agitazione e il pezzo in lavorazione.
Il processo di saldatura ad attrito può essere suddiviso approssimativamente in quattro fasi:
1. La conversione dell'energia meccanica di attrito in energia termica;
2. Deformazione plastica dei materiali;
3. Pressione di forgiatura in condizioni termoplastiche;
4. Conclusione della saldatura di ricristallizzazione per diffusione intermolecolare.
Rispetto alla saldatura tradizionale, la saldatura ad attrito presenta una temperatura e un consumo energetico inferiori, con un consumo di energia elettrica pari al 20% della saldatura tradizionale. Sia gli stessi metalli che quelli diversi possono essere saldati in modo efficace. E la precisione della saldatura è elevata. L'errore massimo nella lunghezza totale della precamera di combustione dei motori diesel prodotta mediante saldatura ad attrito è di ± 0,1 millimetri. La qualità della saldatura stabile e l'elevata resistenza possono prolungare notevolmente la durata del prodotto. Il processo di saldatura non è adatto ad alcun materiale di consumo per saldatura ed è pulito, igienico e privo di inquinamento. Allo stesso tempo, la zona interessata dal calore è piccola, la velocità di saldatura è elevata e la temperatura di processo è inferiore alla temperatura di fusione, riducendo efficacemente i difetti di solidificazione. A differenza della saldatura ad arco tradizionale, la saldatura ad attrito non presenta rischi come scintille, luce dell'arco o gas nocivi, rendendola più favorevole alla tutela della salute e della sicurezza ambientale.
Con le sue caratteristiche tecniche di alta qualità, efficienza, risparmio energetico e assenza di inquinamento, la saldatura per attrito è stata sempre più applicata in settori quali quello aerospaziale, dei veicoli a energia nucleare e della produzione meccanica. Ha ricevuto grande attenzione da parte dei paesi industrializzati e ha investito grandi quantità di fondi nello sviluppo e nell'applicazione della tecnologia. È opinione diffusa che la saldatura ad attrito sia una tecnologia di saldatura affidabile, riproducibile e affidabile.
Con le eccellenti prestazioni di saldatura della saldatura ad attrito, questa tecnologia può anche completare efficacemente varie operazioni di riparazione, come fessurazioni di componenti strutturali chiave, errori di posizione dei fori nella lamiera, difetti di fusione, crepe da tempra e altri problemi. La saldatura per riparazione con tappi ad attrito è un processo di saldatura a stato solido con elevata velocità di saldatura, piccola zona interessata dal calore e resistenza alla riparazione che raggiunge oltre il 90% della resistenza del corpo. Il processo di riparazione è completamente automatizzato, affidabile in termini di qualità e le parti saldate soddisfano elevati standard di utilizzo, riducendo le perdite economiche e di pianificazione del materiale e la rottamazione delle parti.
