Productie

De verschillen tussen friction welding technieken kennen

Friction stir welding is een uitstekende verbindingsmethode voor aluminium. Het is echter slechts een van de soorten friction welding. Laat me de verschillen en overeenkomsten tussen deze soorten uitleggen.

Friction stir welding (FSW) is vooral nuttig gebleken bij het maken van lange en brede structurele aluminium panelen voor industrieën zoals de scheepvaart, offshore en transport. De andere soorten frictielasprocessen die men kan tegenkomen zijn:

• Roterend frictielassen (RFW)
• Lineair frictielassen (LFW)
• Orbitaal frictielassen (OFW)

Net als bij FSW zijn er voor elk van deze processen verschillende modificaties en varianten die zijn afgestemd op machines en specifieke toepassingen.

• RFW wordt gebruikt bij het lassen van bepaalde auto-onderdelen zoals assen, tandwielen, zuigerstangen en turbineschachten, aluminium-koper elektrische connectoren, transitieverbindingen waarbij ongelijke metalen worden gecombineerd, boorijzers en ander gereedschap.

• LFW wordt voornamelijk gebruikt in lucht- en ruimtevaarttoepassingen, zoals geïntegreerde blaasschijven voor straalmotoren en vormstukken met een bijna netvorm voor structuurdelen.

• OFW wordt eerder gebruikt voor het verbinden van kunststoffen dan van metaal.

Conventionele frictielasprocessen

Vergeleken met FSW wordt RFW beschouwd als een conventioneel frictielasproces. RFW wordt al meer dan een halve eeuw industrieel gebruikt. LSW en OFW, hoewel niet zo algemeen toegepast, waren ook al tientallen jaren bekend vóór de uitvinding van FSW.

Elke techniek creëert frictiewarmte door te wrijven op de raakvlakken van de materialen terwijl ze onder druk staan onder axiale belasting. Zodra het metaal door de hitte is geplastificeerd en zacht geworden, wordt de wrijvende beweging gestopt en worden de delen samengeperst om de verbinding te verstevigen. Wat verschilt is het patroon van de relatieve beweging van de delen.

Bewegingspatronen om frictielassen te genereren

RFW werkt het best in combinaties wanneer ten minste één van de delen symmetrisch is rond een rotatieas. Dit deel wordt rondgedraaid, of geroteerd, terwijl het andere stilstaat. Het lassen van niet-symmetrische delen brengt uitdagingen met zich mee in verband met de blootstelling van de hete metaalinterface aan de atmosfeer tijdens het lassen, en de controle van de hoekuitlijning van de delen. Deze uitdagingen worden aangepakt in LFW en OFW.

LFW en OFW zijn gebaseerd op dezelfde principes als RFW. In plaats van het onderdeel te roteren, wordt bij LFW echter een lineaire oscillerende beweging gebruikt, terwijl OFW een orbitale beweging tussen de onderdelen gebruikt. Zodra voldoende warmte en metaalstroming heeft plaatsgevonden, worden de onderdelen vervolgens op de gewenste uitlijning gebracht.

Veel oplossingen met wrijving

De gemeenschappelijke noemer voor alle wrijvingslasmethoden is hun vastestofkarakter. De las blijft in vaste toestand, wat smelt- en stolmingsgerelateerde problemen zoals porositeit en scheurvorming elimineert.

Lagere piektemperaturen, in vergelijking met smeltlassen, verminderen thermische schade aan gelaste onderdelen en minimaliseren vervorming. Bovendien maakt de vaste-stof aard van frictielasprocessen een succesvolle verbinding van ongelijke materialen mogelijk.

Conventionele frictielasprocessen zijn alleen toepasbaar op onderdelen die snel ten opzichte van elkaar kunnen worden bewogen langs hetzelfde verbindingsvlak en op materialen die een goede laterale stijfheid en goede eigenschappen bij hoge temperatuur hebben.

Elk van de conventionele frictieprocessen kan per gelaste eenheid als sneller worden beschouwd dan FSW. Dit komt omdat het interactievolume bij FSW klein is en beperkt tot de dunne materiaallaag rond het roterende gereedschap. Bij de andere processen vindt het lassen op natuurlijke wijze plaats door de gehele doorsnede van de raakvlakken. Voor FSW is ook gereedschap nodig, terwijl dat bij de andere processen niet het geval is.

Alle frictielasprocessen zijn gemakkelijk te automatiseren, waardoor de lassen zeer reproduceerbaar zijn met zeer lage defectpercentages.

Over het geheel genomen heeft FSW minder beperkingen dan de andere frictielasprocessen, en hoewel het een veel jongere technologie is, wordt FSW al op grote schaal gebruikt in vele industrieën. Deze variëren van grote constructiepanelen in de transport- en civiele techniek tot kleinere constructiedelen en behuizingen in de automobielindustrie en tot koellichamen in de elektronicasector.

 

Wrijvingslassen positief voor het milieu

Alle wrijvingslasprocessen zijn veiliger voor het milieu - en voor de mensen die het werk doen - dan de traditionele lasmethoden. Ze verbinden metalen door de raakvlakken van de onderdelen te mengen. Er zijn geen toevoegmaterialen of beschermgassen nodig.

Het komt erop neer dat alle vier deze wrijvingslastechnieken sterke en duurzame lassen opleveren. Ze doen dit op een kosteneffectieve manier en met minimale gevolgen voor de gezondheid en het milieu.

 

Wilt u meer weten?

Bekijk dan deze diepgaande white paper over Friction Stir Welding.