หลักการทำงานและการประยุกต์ใช้การเชื่อมแบบเสียดทาน

ในการดำเนินการผลิตเครื่องจักรกล เป็นเรื่องปกติที่พื้นผิวโลหะของชิ้นงานจะติดและเชื่อมเข้าด้วยกันเนื่องจากความร้อนที่เกิดจากแรงเสียดทาน เช่น เมื่อกลึงชิ้นงานด้วยเครื่องมือกล จากการวิเคราะห์ปรากฏการณ์การยึดเกาะและการเชื่อมเหล่านี้ จึงสามารถเข้าใจสาระสำคัญของการเชื่อมด้วยแรงเสียดทานได้ การเชื่อมแบบเสียดทานเป็นวิธีการเชื่อมที่ใช้ความร้อนแบบเสียดทานและความร้อนการเปลี่ยนรูปพลาสติกที่เกิดจากการเสียดสีของพื้นผิวสัมผัสชิ้นงาน เพื่อเพิ่มอุณหภูมิใกล้กับส่วนต่อประสานให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิใกล้เคียงแต่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลว ทำให้ชิ้นงานเกิดการเสียรูปแบบพลาสติก และไหลไปตามความกดดัน สิ่งนี้เกิดขึ้นได้จากการแพร่กระจายและการตกผลึกใหม่ของโมเลกุลส่วนต่อประสาน

มีหลายวิธีในการเชื่อมด้วยแรงเสียดทาน และขึ้นอยู่กับวิถีการเคลื่อนที่ของแรงเสียดทานและลักษณะของกระบวนการ วิธีทั่วไปในการผลิตจริง ได้แก่ การเชื่อมด้วยแรงเสียดทานของไดรฟ์อย่างต่อเนื่อง การเชื่อมด้วยเสียดสีที่เก็บพลังงาน การเชื่อมด้วยเสียดสีแบบควบคุมเฟส การเชื่อมด้วยแรงเสียดทานความเฉื่อย การเชื่อมด้วยแรงเสียดทานของราง และ การเชื่อมด้วยแรงเสียดทานแบบกวน ในหมู่พวกเขา การเชื่อมแรงเสียดทานของไดรฟ์อย่างต่อเนื่อง การเชื่อมแรงเสียดทานแบบควบคุมเฟส การเชื่อมแรงเสียดทานเฉื่อย และการเชื่อมเสียดสีราง ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของแรงเสียดทานสัมพัทธ์ระหว่างชิ้นส่วนที่เชื่อมเพื่อสร้างพลังงานความร้อน ซึ่งเรียกรวมกันว่าการเชื่อมด้วยแรงเสียดทานแบบดั้งเดิม การเชื่อมด้วยแรงเสียดทานแบบกวน การเชื่อมด้วยเสียดสีแบบฝัง การเชื่อมด้วยเสียดสีด้วยตัวที่สาม และการเชื่อมแบบซ้อนทับด้วยแรงเสียดทานเป็นกระบวนการเชื่อมที่อาศัยความร้อนที่เกิดจากการเคลื่อนที่แบบเสียดสีสัมพัทธ์ระหว่างหัวกวนและชิ้นงาน

กระบวนการเชื่อมด้วยแรงเสียดทานสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็น 4 ขั้นตอน:

1. การแปลงพลังงานกลเสียดทานเป็นพลังงานความร้อน

2. การเปลี่ยนรูปพลาสติกของวัสดุ

3. การตีแรงดันภายใต้สภาวะเทอร์โมพลาสติก

4. บทสรุปของการเชื่อมการตกผลึกซ้ำแบบแพร่ระหว่างโมเลกุล

เมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมแบบดั้งเดิม การเชื่อมแบบเสียดทานมีอุณหภูมิและการใช้พลังงานต่ำกว่า โดยใช้พลังงานไฟฟ้าต่ำเพียง 20% ของการเชื่อมแบบเดิม สามารถเชื่อมโลหะทั้งแบบเดียวกันและต่างกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ และความแม่นยำในการเชื่อมก็สูง ข้อผิดพลาดสูงสุดในความยาวรวมของห้องเผาไหม้ก่อนการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ดีเซลที่เกิดจากการเชื่อมด้วยแรงเสียดทานคือ ± 0.1 มิลลิเมตร คุณภาพการเชื่อมที่มั่นคงและความแข็งแรงสูงสามารถยืดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก กระบวนการเชื่อมไม่เหมาะกับวัสดุสิ้นเปลืองในการเชื่อมใดๆ และสะอาด ถูกสุขลักษณะ และปราศจากมลภาวะ ในเวลาเดียวกัน โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมีขนาดเล็ก ความเร็วในการเชื่อมรวดเร็ว และอุณหภูมิกระบวนการต่ำกว่าอุณหภูมิหลอมละลาย ช่วยลดข้อบกพร่องในการแข็งตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเชื่อมแบบเสียดสีไม่ก่อให้เกิดอันตรายใดๆ เช่น ประกายไฟ แสงอาร์ค หรือก๊าซที่เป็นอันตราย ต่างจากการเชื่อมอาร์กแบบดั้งเดิม ซึ่งทำให้เอื้อต่อการปกป้องสุขภาพสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัยมากขึ้น

ด้วยคุณลักษณะทางเทคนิคที่มีคุณภาพสูง มีประสิทธิภาพ ประหยัดพลังงาน และปราศจากมลภาวะ การเชื่อมด้วยแรงเสียดทานจึงถูกนำมาใช้มากขึ้นในสาขาต่างๆ เช่น การบินและอวกาศ ยานพาหนะพลังงานนิวเคลียร์ และการผลิตเครื่องจักรกล ได้รับความสนใจอย่างสูงจากประเทศอุตสาหกรรมและได้ลงทุนเงินทุนจำนวนมากในการพัฒนาและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี เป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าการเชื่อมด้วยแรงเสียดทานเป็นเทคโนโลยีการเชื่อมที่เชื่อถือได้ ทำซ้ำได้ และเชื่อถือได้

ด้วยประสิทธิภาพการเชื่อมที่ยอดเยี่ยมของการเชื่อมด้วยแรงเสียดทาน เทคโนโลยีนี้ยังสามารถดำเนินการซ่อมแซมต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การแตกร้าวของส่วนประกอบโครงสร้างที่สำคัญ ข้อผิดพลาดในตำแหน่งรูของแผ่นโลหะ ข้อบกพร่องในการหล่อ รอยแตกร้าวจากการดับ และปัญหาอื่นๆ การเชื่อมซ่อมแซมปลั๊กเสียดทานเป็นกระบวนการเชื่อมแบบโซลิดสเตตที่มีความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็ว พื้นที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนเล็กน้อย และความแข็งแรงในการซ่อมแซมสูงถึงกว่า 90% ของความแข็งแรงของร่างกาย กระบวนการซ่อมแซมเป็นแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ คุณภาพที่เชื่อถือได้ และชิ้นส่วนที่เชื่อมตรงตามข้อกำหนดการใช้งานมาตรฐานระดับสูง ช่วยลดความสูญเสียทางเศรษฐกิจและกำหนดเวลาของวัสดุและเศษชิ้นส่วน