Toplinska energija se može dobiti rotacijom jednog dijela dok drugi miruje ili rotacijom u suprotnom smjeru. Štoviše, dijelovi se moraju istovremeno pritiskati jedan na drugi konstantnom ili rastućom silom od početka do kraja. Proces završava uzrujavanjem i brzim zaustavljanjem rotirajućeg dijela.
U usporedbi, recimo, s električnim sučeonim zavarivanjem, postupak temeljen na trenju ima niz operativnih prednosti:
- troškovi energije su znatno smanjeni;
- zavareni spoj je uvijek pouzdan, jer ovisi samo o termofizičkim karakteristikama proizvoda koji se zavaruju;
- nije potrebna posebna priprema za spajanje spojeva, budući da kamenac, hrđa, masnoća i mast izgaraju ili se istiskuju u bljesak na početku procesa;
- na kvalitetu spoja ne utječe čak ni kršenje paralelizma obratka do kutova od 6±1 stupnjeva;
- odsutnost negativnih čimbenika u obliku ultraljubičastog zračenja i emisija štetnih plinova;
- jednostavnost tehnološke opreme, lako podložna redovnom održavanju, mehanizaciji i automatizaciji.
Postupak zavarivanja trenjem na strugu
Zavarivanje čeličnih šipki
U steznu glavu i glavu stroja stežemo metalnu šipku, čiji promjer treba biti veći od 3,5 mm, ali manji od 200 mm. Mogu biti čelik, aluminij, bakar, bronca ili različiti metali:
- čelik i aluminij;
- čelik i bakar;
- aluminij i bronca itd.
Kombinacije materijala mogu biti vrlo različite, čak i one koje se ne mogu zavarivati na uobičajen način. U tom smislu nema ograničenja za zavarivanje trenjem.
U našem slučaju, pričvrstimo šipku u glavu pomoću tri vijka uvrnuta u rupe stezne glave, ravnomjerno raspoređenih po obodu pod kutom od 120 stupnjeva. Uz njihovu pomoć, vršimo poravnanje u odnosu na šipku stegnutu u steznoj glavi zatezanjem ili otpuštanjem jednog ili drugog vijka.
Glavu dovedemo dok se šipke ne zaustave kraj do kraja i pričvrstimo je ili držimo rukom kako bismo povećali silu stezanja tijekom procesa zavarivanja, što zahtijeva tehnologija ove metode zavarivanja.
Uključujemo stroj, zbog čega se šipka stegnuta u steznoj glavi stroja počinje okretati. U našem slučaju, šipka fiksirana u glavi je nepomična, ali se u principu može okretati u suprotnom smjeru, što bi smanjilo vrijeme procesa.
Uskoro ćemo vidjeti potamnjele boje koje počinju na mjestu dodira šipki i šire se duž njih u suprotnim smjerovima, što je izravan znak brzog zagrijavanja metala kao posljedice trenja.
Nakon još jednog kratkog vremena, metal u zoni kontakta će jarko zasjati i početi se istiskivati u obliku prstena izvan dimenzija šipki.Ovaj prsten će također sadržavati neravnine: kamenac, neizgorenu mast, čvrste nemetalne inkluzije itd.
U trenutku najsvjetlijeg sjaja na kontaktnoj točki, stroj se mora naglo isključiti tako da se metal dviju šipki postavi. Istodobno, ako čeona glava nije učvršćena, potrebno je postupno povećavati pritisak na nju kako bi se nadoknadio volumen pomaknutog metala u kontaktnoj zoni i dobio čvršći i kvalitetniji spoj.
Nakon što pričekate dok sjaj ne prestane (a to je znak da se metal potpuno stvrdnuo), možete otpustiti pričvrsne vijke i ukloniti glavu. Sada ostaje samo provjeriti kvalitetu zavarivanja trenjem.
Da biste to učinili, ponovno uključite stroj i otkrijte lagano curenje zavarene šipke - posljedica netočnog poravnanja tijekom instalacije na početku. Ovaj se nedostatak može ukloniti okretanjem i uklanjanjem ekstrudiranog srha u području kontakta.
Dublje prodiranje metala pokazuje da se u području zavarivanja dviju šipki ne vide nikakve značajke. Čini se da to nije mjesto dodira dviju šipki, već tijelo jedne od njih.
Provodimo sljedeću kontrolu kvalitete zavarivanja trenjem. Tako spojene šipke stegnemo u škripac i brusnim diskom napravimo “policu” u kontaktnoj zoni i ponovno se uvjerimo u homogenost metala, što govori i o kvaliteti zavarivanja.
Vijčani spoj
Zavarivanje trenjem može se koristiti za spajanje masovno proizvedenih glava i vijaka. Proces se ne razlikuje od postupka sa šipkama: jedan vijak je stegnut u steznu glavu stroja, drugi u glavu.
Uz pomoć potonjeg, vijci se dovode u kontakt s glavama i stroj se pokreće. Također je potrebno povećati silu stezanja i uhvatiti trenutak zavarivanja kako bi se pogon na vrijeme isključio.
Zavarivanjem trenjem mogu se spajati materijali koji se teško ili nemoguće zavaruju s drugim vrstama: čelik i aluminij, austenitni i perlitni čelici. Također se može koristiti za jednostavno spajanje plastičnih izradaka.
Proračuni i praksa tarnog spajanja pokazuju da je ova metoda prikladnija za izratke čiji je promjer u rasponu od 6-100 mm. Šipke za zavarivanje promjera većeg od 200 mm nisu ekonomski isplative, jer će proces zahtijevati više snage (0,5 tisuća kW) i aksijalne sile (3 × 106 N). Ovom metodom neće biti moguće spojiti šipke promjera manjeg od 3,5 mm zbog potrebe za osiguravanjem velikih brzina (200 o/min) i poteškoća u određivanju kada treba isključiti pogon.
