Инструменты FSW: Что Это Такое и Зачем Они Нужны 

В области современной сварки металлов сварка трением с перемешиванием (FSW), обладающая уникальными преимуществами «сварки в твердом состоянии», стала основной технологией сварки таких металлов, как алюминий и его сплавы, медь и сталь. В отличие от традиционной сварки плавлением, FSW генерирует тепло за счет трения между вращающимся инструментом и заготовкой, размягчая материал и образуя прочное соединение. Основной материал не плавится в течение всего процесса, что значительно повышает качество сварки и минимизирует дефекты. В системе FSW основным компонентом, непосредственно воздействующим на заготовку, является сварочная головка. Выбор материала и конструкция головки напрямую определяют качество сварки, эффективность и срок службы инструмента. Среди них сварочные головки из кобальтового сплава становятся основным выбором в высокотехнологичном производстве благодаря своим превосходным общим характеристикам.

Основные Компоненты Инструмента FSW

Инструменты для перемешивания (инструменты для FSW): Эти инструменты проникают в сварной шов заготовки, перемешивая и перемешивая размягченный металл, в конечном итоге образуя плотный сварной шов.

Заплечик: Эти инструменты покрывают поверхность заготовки и генерируют большую часть сварочного тепла за счет трения о заготовку. Они также фиксируют заготовку и предотвращают утечку металла.

Типы Инструментов FSW

Алюминий и алюминиевые сплавы являются наиболее широко используемыми материалами для сварки трением со сплошной поверхностью (например, для кузовов новых энергетических транспортных средств и компонентов аэрокосмической техники). Однако сварка алюминиевых сплавов склонна к налипанию на сварочную головку, а высокие температуры (примерно 600–800 °C) во время сварки могут привести к быстрому износу традиционных инструментов (таких как инструментальная сталь и обычный твердый сплав).

Традиционные алюминиевые инструменты часто изготавливаются из обычного твердого сплава (например, WC-Co). Обладая определенной твердостью, эти инструменты подвержены «снижению твердости» при высоких температурах и плохо сопротивляются налипанию алюминия. Частая замена инструмента не только снижает эффективность, но и увеличивает затраты.

Однако сварочные головки из кобальтового сплава компании Shenyang Top сохраняют твердость более 60 HRC при температурах 600–1000 °C, обеспечивая износостойкость в 3–5 раз выше, чем у обычного твердого сплава, что значительно снижает частоту замены и производственные затраты.

Основные области применения сварки FSW

Сварка плавящимся электродом (FSW) широко используется в таких ключевых отраслях, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, судостроение и железнодорожное строительство.

Автомобильная промышленность
Транспортные средства на новых источниках энергии и высокоэффективных видах топлива предъявляют чрезвычайно высокие требования к лёгкости кузовов (алюминиевых) и прочности конструкции (аккумуляторных батарей и шасси). При сварке алюминиевых кузовов сварочные наконечники из кобальтового сплава позволяют избежать деформаций и потери прочности, характерных для традиционной сварки плавлением, достигая прочности сварного шва, превышающей 90% от основного материала. При сварке нижних частей корпусов аккумуляторных батарей их антиадгезионные свойства и длительный срок службы могут повысить эффективность сварки на 30% и снизить производственные затраты на 60%, что делает их ключевым инструментом для автомобильных компаний, стремящихся к достижению «лёгкого веса и высокой безопасности».

Авиационно-космическая промышленность
Фюзеляжи самолётов и компоненты космических аппаратов (например, рамы из алюминиевого сплава и компоненты из титанового сплава) требуют строгого соблюдения качества сварки «бездефектного». Любой дефект сварки может представлять угрозу безопасности. Высокотемпературная стабильность сварочных наконечников из кобальтового сплава обеспечивает отсутствие пористости и трещин при сварке, а низкое тепловложение снижает деформацию деталей. Эти наконечники отвечают высоким требованиям аэрокосмической промышленности к высокой надежности и точности, что делает их предпочтительным сварочным инструментом для изготовления аэрокосмических компонентов.

Судостроение
Корпуса судов (алюминиевые высокоскоростные катера, стальные грузовые суда) подвергаются длительному воздействию морской коррозионной среды, а сварка занимает много времени и требует больших трудозатрат. Высокая коррозионная стойкость (стойкость к морской воде) и длительный срок службы сварочных наконечников из кобальтового сплава сокращают количество смен инструмента во время морских работ. При сварке стальных корпусов их жаропрочность позволяет производить одноэтапную формовку толстых листов (≥20 мм), значительно повышая эффективность судостроения и прочность конструкции.

Железнодорожный транспорт
Алюминиевые или стальные компоненты (например, рамы и тележки вагонов) железнодорожных грузовых вагонов и подвижного состава должны выдерживать длительные высокие нагрузки и вибрацию, что требует сварных швов высокой прочности и усталостной стойкости. Сварочные головки из кобальтового сплава обеспечивают сварные швы высокой прочности и превосходной усталостной стойкостью, продлевая срок службы железнодорожных компонентов. Кроме того, их высокопроизводительные сварочные характеристики отвечают требованиям крупносерийного производства железнодорожного оборудования, повышая эффективность производства.

Выбор материалов инструмента для сварки FSW

Ключевым моментом при выборе инструмента для сварки FSW является «соответствие условиям эксплуатации и обеспечение долгосрочной ценности». В частности, обратите внимание на следующие три ключевых момента:

Выбор, основанный на сварочных материалах

Для сварки алюминия и алюминиевых сплавов: выберите «сварочные наконечники из алюминиево-кобальтового сплава с антипригарным покрытием» (например, Shenyang Top Stellite® 6 Series), чтобы предотвратить налипание алюминиевой стружки и повысить гладкость шва.

Для сварки стали и высокопрочной стали: выберите «сварочные наконечники из высокотемпературно закаленного кобальтового сплава» (например, сплавы с высоким содержанием вольфрама и кобальта), чтобы обеспечить прочность и износостойкость при высоких температурах, а также предотвратить поломку инструмента.

Для сварки специальных сплавов, таких как медь и магний: выберите «сварочные наконечники из кобальтового сплава, изготовленные по индивидуальному заказу», которые можно адаптировать к характеристикам материала, изменив их состав (например, с высоким содержанием хрома для повышения коррозионной стойкости).

Выбирайте на основе толщины материала и типа сварного шва.

Толщина материала: учитывайте требования к прочности и внешнему виду сварного шва.

Выбирайте на основе надежности производителя.

Предпочтительно выбирать компании, специализирующиеся на исследованиях и разработках сплавов на основе кобальта, чтобы обеспечить стабильные характеристики материала сварочной головки.

Можно ли адаптировать состав и конструкцию сварочной головки под требования заказчика (материал, толщина и производительность)?

Есть ли у компании сертификаты, такие как IATF 16949 (автомобильная промышленность) и ISO 9001, чтобы гарантировать соответствие продукции высоким производственным стандартам?

Технология сварки трением с перемешиванием (FSW) трансформирует стандарты сварки в области высокотехнологического машиностроения. При этом сварочные головки из кобальтовых сплавов, как ключевой материал инструментов для FSW, благодаря своей стабильности при высоких температурах, превосходной износостойкости и универсальности применения в различных условиях, стали решением для сложных задач средне- и высокотехнологической сварки, а также важным фактором повышения производительности и снижения издержек. Для специалистов по сварке освоение приемов выбора, эксплуатации и технического обслуживания сварочных головок из кобальтовых сплавов не только позволяет улучшить качество сварочных проектов, но и способствует созданию долгосрочной ценности для предприятий.

Заключение

За профессиональной консультацией по выбору инструмента для сварки СТП или для приобретения высококачественных сварочных наконечников из кобальтового сплава обращайтесь в компанию ООО Шэньян Топ Новый Материал.