GR20160100143A - Ελεγχος κατεργασιων συγκολλησης με τριβη - Google Patents
Ελεγχος κατεργασιων συγκολλησης με τριβη Download PDFInfo
- Publication number
- GR20160100143A GR20160100143A GR20160100143A GR20160100143A GR20160100143A GR 20160100143 A GR20160100143 A GR 20160100143A GR 20160100143 A GR20160100143 A GR 20160100143A GR 20160100143 A GR20160100143 A GR 20160100143A GR 20160100143 A GR20160100143 A GR 20160100143A
- Authority
- GR
- Greece
- Prior art keywords
- welding
- friction welding
- objects
- friction
- controlling
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 130
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 11
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 5
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 35
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 20
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009658 destructive testing Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/121—Control circuits therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Η εφεύρεση αναφέρεται σε μέθοδο ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή. Η μέθοδος αφορά την παρακολούθηση μεγεθών, όπως ορίζονται από τους νόμους της Φυσικής, που αναπτύσσονται στα υπό συγκόλληση αντικείμενα κατά την διάρκεια της συγκόλλησης έτσι ώστε να ελεγχθεί η κατεργασία μέσω ανάδρασης. Τα μεγέθη αυτά εξελίσσονται στον χρόνο ακολουθώντας συγκεκριμένα στάδια, που περιγράφονται από επιστημονικές θεωρίες, τα οποία είναι διαδοχικά και πρέπει να ολοκληρωθούν για να δημιουργηθεί η συγκόλληση. Τα μεγέθη αυτά προέρχονται από τα προς συγκόλληση αντικείμενα και καταγράφονται με μη καταστροφικό τρόπο από αισθητήρες τοποθετημένους κατάλληλα μέσα στην μηχανή συγκόλλησης. Σκοπός της εφεύρεσης είναι ο αυτόματος έλεγχος των συγκολλήσεων με τριβή, με αποτελέσματα, όπως την παραγωγή συγκολλήσεων με συγκεκριμένα τεχνικά χαρακτηριστικά, την συγκόλληση δύσκολων προς συγκόλληση υλικών, την συγκόλληση αντικειμένων από διαφορετικά υλικά, και την παραγωγή συγκολλητών κατασκευών, που δεν απαιτούν κανένα είδους μη καταστροφικό έλεγχο, καθώς θα έχουν διασφαλισμένη και πιστοποιημένη ποιότητα.
Description
ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΩΝ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ ΜΕ ΤΡΙΒΗ
ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ
Πεδίο της εφεύρεσης
Η εφεύρεση αναφέρεται σε μέθοδο ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης τριβής με την παρακολούθηση μεγεθών, όπως ορίζονται από τους νόμους της Φυσικής, που αναπτύσσονται κατά την εξέλιξη των συγκολλήσεων τριβής.
Υπόβαθρο της εφεύρεσης
Οι τεχνολογίες συγκόλλησης τριβής (Friction welding) είναι μια οικογένεια τεχνολογιών συγκόλλησης στερεάς κατάστασης με κοινό χαρακτηριστικό την χρήση της τριβής που αναπτύσσεται ανάμεσα σε κινούμενα αντικείμενα, και χρησιμοποιούνται για υλικά όπως ενδεικτικά είναι τα κράματα τιτανίου, αλουμινίου, νικελίου κλπ. Η ανάπτυξη της τριβής ανάμεσα στα κινούμενα αντικείμενα, που προκαλείται από την σχετική κίνηση και την πίεση που ασκείται σε αυτά, αυξάνει την θερμοκρασία στην διεπιφάνεια (interface) κίνησης, δημιουργώντας τοπικά μεγάλες παραμορφώσεις λόγω της υπέρβασης του ορίου διαρροής του υλικού. Οι μεγάλες τοπικά παραμορφώσεις, συχνά οδηγούν στην απομάκρυνση από την διεπιφάνεια κίνησης του πλαστικά παραμορφωμένου υλικού, και καταλήγουν σε εξαιρετικά γρήγορη συγκόλληση των αντικειμένων. Τα αντικείμενα συγκολλούνται καθώς βρίσκονται σε στερεά κατάσταση, παρουσιάζουν (ϊ) μικρές παραμένουσες τάσεις καθώς δεν τήκεται εκτεταμένα το υλικό όπως στις συμβατικές συγκολλήσεις με τήξη, παρουσιάζουν (ii) περιορισμένα μεταλλουργικά προβλήματα αφού η θερμοκρασία τοπικά δεν ξεπερνά το σημείο τήξης, (ΐii) δεν δημιουργούνται επικίνδυνοι καπνοί, (ϊν) δεν εκπέμπεται ακτινοβολία, και (ν) αυτοματοποιούνται κλπ. Οι τεχνολογίες συγκόλλησης τριβής χαρακτηρίζονται από την επίτευξη πολύ υψηλών μηχανικών αντοχών (σε εφελκυσμό, θραύση κλπ) στα συγκολλημένα αντικείμενα και υψηλή επαναληψιμότητα. Η επιλογή των ιδίων παραμέτρων συγκόλλησης, οι οποίες είναι διαφορετικές για κάθε τύπο συγκόλλησης τριβής και υλικό, οδηγούν συνήθως σε συγκολλήσεις της ιδίας ποιότητας και τεχνικών χαρακτηριστικών, γεγονός το οποίο ελαχιστοποιεί τις απαιτήσεις για πιστοποίηση των συγκολλήσεων με μη καταστροφικές μεθόδους. Τα προαναφερθέντα σημαντικά πλεονεκτήματα αντισταθμίζονται από την ανάγκη για ιδιαίτερα ακριβό εξοπλισμό συγκολλήσεων, την ανυπαρξία φορητών μηχανών συγκόλλησης τριβής, ανάμεσα στα άλλα. Οι τρεις πιο διαδεδομένες τεχνολογίες συγκόλλησης τριβής είναι (i) η συγκόλληση τριβής με παλινδρομική κίνηση (linear friction welding ή LFW ), (ii) η συγκόλληση τριβής με περιστροφική κίνηση (rotary friction welding ή RFW) και (iii) η συγκόλληση τριβής με ανάδευση (friction stir welding ή FSW). Στις συγκολλήσεις τριβής με παλινδρομική και περιστροφική κίνηση τα προς συγκόλληση αντικείμενα είτε ταλαντώνονται το ένα σε σχέση με το άλλο είτε περιστρέφονται το ένα σε σχέση με το άλλο. Στην συγκόλληση τριβής με ανάδευση τα προς συγκόλληση αντικείμενα είναι ακίνητα τοποθετημένα κατά συμβολή (butt welding) και χρησιμοποιείται περιστρεφόμενο εργαλείο το οποίο εισβάλλει στην επιφάνεια επαφής των αντικειμένων.
Οι τεχνολογίες συγκόλλησης τριβής παρόλα τα σημαντικά τεχνολογικά πλεονεκτήματα που διαθέτουν, έχουν περιορισμένες δυνατότητες ελέγχου τους. Η στάθμη της τεχνικής σχετικά με τον έλεγχο της κατεργασίας συγκόλλησης περιλαμβάνει εφευρέσεις - όπως τα Διπλώματα Ευρεσιτεχνίας 1, 2, 3, 4 και 5 - όπου προτείνεται η σύγκριση παραμέτρων της συγκόλλησης τριβής με προδιαγεγραμμένες τιμές, όπως (ϊ) η ταχύτητα μεταβολής του μήκους των αντικειμένων (axial shortening rate), (ii) η συνολική μεταβολή του μήκους των αντικειμένων (axial shortening) (για τις συγκολλήσεις τριβής με παλινδρομική και περιστροφική κίνηση), (iii) η εισαγωγή ενεργείας (energy input). Η σύγκριση αυτών των μεγεθών με όρια, που έχουν εξαχθεί από εμπειρικές παρατηρήσεις επιτυχών συγκολλήσεων, οδηγεί στον έλεγχο της συγκόλλησης. Αυτός ο εμπειρικός χαρακτήρας του ελέγχου των κατεργασιών συγκόλλησης τριβής, (i) δεν βασίζεται σε επιστημονικές θεωρίες που προσδιορίζουν τις επιθυμητές συνθήκες που πρέπει να επιτευχθούν για συγκόλληση, με αποτέλεσμα οι παράμετροι της συγκόλλησης να μην μπορούν να προσαρμοστούν αυτόματα σε προβληματικές ή δύσκολες συγκολλήσεις και (ii) δεν επιτρέπει το συνεχή αυτόματο έλεγχο της κατεργασίας, αλλά κατ' ουσία την διακοπή της συγκόλλησης σε περίπτωση απόκλισης από τις αναμενόμενες τιμές. Για παράδειγμα, ενώ το Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας 2 χρησιμοποιεί ως κριτήριο ελέγχου την ελάχιστη απαιτούμενη ενέργεια, το οποίο ελέγχει στην αρχή της συγκόλλησης, αυτό το κριτήριο δεν μπορεί να εφαρμοστεί συστηματικά για συγκόλληση με οποιαδήποτε συνθήκες συγκόλλησης, καθώς οι συνθήκες που οδηγούν σε επιτυχή συγκόλληση εξαρτώνται από παράγοντες σχετικούς με τις ιδιότητες των υλικών άρα οδηγούν σε εντελώς διαφορετικά απαιτούμενη ενέργεια. Ειδικότερα, υπάρχουν κατηγορίες υλικών (πχ. τα ευαίσθητα στην ταχύτητα παραμόρφωσης (strain rate sensitive)) για τα οποία, οι υψηλές παραμορφώσεις που υφίστανται τα υλικά σε συνθήκες εισόδου υψηλής ενεργείας, αυξάνουν δραματικά το όριο διαρροής και έτσι οδηγούνται σε αποτυχημένη συγκόλληση εφόσον χρησιμοποιηθούν οι γνωστές παράμετροι συγκόλλησης. Αυτό δεν είναι αναμενόμενο καθώς στη βιομηχανία θεωρείται ότι η αύξηση της εισδοχής ενέργειας οδηγεί ευκολότερα και γρηγορότερα σε συγκολλήσεις..
Περίληψη της εφεύρεσης
Σκοπός της εφεύρεσης είναι ο αυτόματος έλεγχος των συγκολλήσεων τριβής, με αποτελέσματα όπως (ϊ) την παραγωγή συγκολλήσεων με συγκεκριμένα τεχνικά χαρακτηριστικά, (ii) την συγκόλληση δύσκολων προς συγκόλληση υλικών (όπως τα κράματα νικελίου κλπ), (iii) την συγκόλληση αντικειμένων από διαφορετικά υλικά (όπως τιτάνιο με αλουμίνιο κλπ), και την (ϊν) παραγωγή συγκολλητών κατασκευών που δεν απαιτούν κανένα είδους μη καταστροφικό έλεγχο καθώς θα έχουν διασφαλισμένη και πιστοποιημένη ποιότητα.
Σύμφωνα με την παρούσα εφεύρεση, η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης τριβής θα χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή συγκολλήσεων με την παρακολούθηση μεγεθών, όπως ορίζονται από τους νόμους της Φυσικής, (όπως ενδεικτικά είναι οι τάσεις που αναπτύσσονται στα προς συγκόλληση αντικείμενα, η ταχύτητα μεταβολής του μήκους των αντικειμένων, οι ταλαντώσεις που δημιουργούνται από την συγκόλληση των προς συγκόλληση αντικειμένων κλπ) τα οποία αναπτύσσονται στα υπό συγκόλληση αντικείμενα κατά την διάρκεια της συγκόλλησης. Οι συγκολλήσεις τριβής εξελίσσονται στον χρόνο ακολουθώντας συγκεκριμένα στάδια που περιγράφονται από επιστημονικές θεωρίες (βλέπε για παράδειγμα Επιστημονικό άρθρο 1), τα οποία είναι διαδοχικά και πρέπει να ολοκληρωθούν για να επιτευχθεί η συγκόλληση. Τα μεγέθη αυτά αφορούν τα προς συγκόλληση αντικείμενα, χαρακτηρίζουν τις συνθήκες τάσης (stress) και παραμόρφωσης (strain) στα υλικά και καταγράφονται με μη καταστροφικό τρόπο από αισθητήρες τοποθετημένους κατάλληλα μέσα στην μηχανή συγκόλλησης. Τα δεδομένα που καταγράφονται προέρχονται από την κατεργασία και τα προς συγκόλληση αντικείμενα, και όχι από την λειτουργία της μηχανής συγκόλλησης.
Στην περίπτωση των συγκολλήσεων τριβής με παλινδρομική και με περιστροφική κίνηση η τριβή που δημιουργείται από την σχετική κίνηση των υλικών κάτω από πίεση προκαλεί ραγδαία αύξηση της θερμοκρασίας. Η αυξημένη θερμοκρασία προκαλεί την τοπική μείωση του ορίου διαρροής των υλικών που οδηγεί σε παραμόρφωση και απομάκρυνση υλικού από την διεπιφάνεια κίνησης των αντικειμένων. Στην περίπτωση της συγκόλλησης τριβής με ανάδευση η τριβή που δημιουργείται από την κίνηση του σκληρού εργαλείου, ομοίως, δημιουργεί την ραγδαία αύξηση της θερμοκρασίας. Η αυξημένη θερμοκρασία προκαλεί την τοπική μείωση του ορίου διαρροής των υλικών που οδηγεί σε παραμόρφωση και την μηχανική ανάδευση πλαστικά παραμορφωμένου υλικού από την διεπιφάνεια κίνησης των αντικειμένων. Συνθήκες που οδηγούν σε μόνιμη σύνδεση καθώς το εργαλείο μετακινείται κατά μήκος των ελασμάτων αφήνοντας πίσω του το πλαστικά παραμορφωμένο αναμεμιγμένο στερεό υλικό. Σε όλες τις κατεργασίες συγκόλλησης τριβής, η τριβή είναι ο μηχανισμός παραγωγής θερμότητας που αναπτύσσεται εστιασμένα, και η μηχανική παραμόρφωση είναι ο μηχανισμός παραγωγής της μόνιμης ένωσης των αντικειμένων. Οι συνθήκες για συγκόλληση επιτυγχάνονται με την επιλογή των παραμέτρων για κάθε συγκόλληση τριβής και συνήθως επιλέγονται από μία ομάδα τιμών που μπορεί να πάρει η κάθε παράμετρος. Αυτές οι τιμές των παραμέτρων της συγκόλλησης δεν αλλάζουν κατά την διάρκεια της κίνησης και οδηγούν με επαναληψιμότητα σε συγκόλληση, αφού δημιουργούν τις ίδιες συνθήκες τάσεων, θερμοκρασίας κλπ στο υλικό.
Είναι γνωστό ότι η τριβή, ή αλλιώς η παραγωγή μηχανικής και θερμικής ενέργειας από την κίνηση αντικειμένων, εξαρτάται από τις συνθήκες περιβάλλοντος και κίνησης των αντικειμένων, όπως την θερμοκρασία, την πίεση (1), την ταχύτητα κύλισης των επιφανειών τριβής, τα υλικά που τρίβονται, όπου είναι διαφορετική αν τα υλικά των δύο κινουμένων επιφανειών είναι τα ίδια και άλλη αν είναι διαφορετικά, την μεταλλουργική κατάσταση των υλικών, ανάμεσα στα άλλα. Είναι φυσικό επακόλουθο αυτών το γεγονός ότι η τριβή εξαρτάται άμεσα από τις παραμέτρους της συγκόλλησης τριβής, αλλά και ότι αλλάζει καθ' όλη την διάρκεια της συγκόλλησης, καθώς αλλάζουν οι συνθήκες σας επιφάνειες κίνησης. Η ελεγχόμενη μεταβολή των παραμέτρων της συγκόλλησης μπορεί να αλλάξει την πορεία της συγκόλλησης τριβής και να παράξει συγκολλήσεις με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα, σε περίπτωση συγκόλλησης τριβής αντικειμένων από διαφορετικά υλικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί το γεγονός ότι ο συντελεστής τριβής αλλάζει μη γραμμικά με την πίεση και την θερμοκρασία και να αλλάξει η πίεση κατά την διάρκεια της συγκόλλησης ώστε η τριβολογική συμπεριφορά να βελτιστοποιηθεί. Ακόμη, μπορεί να αλλάξει η πίεση τριβής κατά την διάρκεια της συγκόλλησης, αφού πρώτα έχουν επιτευχθεί οι κατάλληλες συνθήκες πλαστικής παραμόρφωσης στην διεπιφάνεια κίνησης, και να δημιουργηθεί μικρότερη θερμομηχανικά επηρεασμένη ζώνη και διαφορετικές παραμένουσες τάσεις στην τελική συγκολλητή κατασκευή.
Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης τριβής περιγράφεται παρακάτω με παραδείγματα σε συσχέτιση με τα σχέδια που συνοδεύουν την κατάθεση.
Οι αλλαγές αυτές στις παραμέτρους της συγκόλλησης δεν θα γίνονται με προκαθορισμένο τρόπο αλλά θα βασίζονται στην συνεχή παρακολούθηση κρίσιμων χαρακτηριστικών μεγεθών της συγκόλλησης. Για παράδειγμα, η μείωση του μήκους των αντικειμένων και η συνεπακόλουθη αύξηση από το μηδέν της ταχύτητας μεταβολής του μήκους των αντικειμένων (axial shortening rate), σημαίνει την ολοκλήρωση των πρώτων δύο φάσεων της συγκόλλησης τριβής με παλινδρομική κίνηση, και το πέρασμα στην τρίτη φάση όπου πλαστικά παραμορφωμένο υλικό απομακρύνεται από την διεπιφάνεια κίνησης. Έτσι αλλαγή στην πίεση τριβής μπορεί να μεγαλώσει ή να μικρύνει την ταχύτητα μεταβολής του μήκους των αντικειμένων και μαζί με αυτή το τελικό μέγεθος της θερμομηχανικά επηρεασμένης ζώνης χωρίς να επηρεάσει την επιτυχία της συγκόλλησης. Ή σε άλλο παράδειγμα, η παρακολούθηση των διατμητικών τάσεων, που αναπτύσσονται στα αντικείμενα, όπως τις μετράει η μηχανή συγκόλλησης τριβής, αποτυπώνει την αλλαγή της κατάστασης του υλικού στην διεπιφάνεια κίνησης, από την ελαστική στην πλαστική περιοχή. Η παραμονή του υλικού στην ελαστική περιοχή, έστω και σε υψηλή θερμοκρασία στην διεπιφάνεια κίνησης, δεν οδηγεί ποτέ σε συγκόλληση αντικειμένων. Οπότε, η παρακολούθηση των διατμητικών τάσεων ελέγχει αυτή την κατάσταση και επιτρέπει την άμεση αλλαγή στις παραμέτρους της συγκόλλησης ώστε να γίνει η συγκόλληση. Έτσι, για παράδειγμα, η αλλαγή στην συχνότητα παλινδρομικής κίνησης των αντικειμένων μπορεί να αυξήσει την παραγωγή θερμότητας και να περάσει τοπικά η τάση (stress) το όριο διαρροής του υλικού ή να μειωθούν οι ταχύτητες παραμόρφωσης του υλικού και να επαρκεί η θερμοκρασία που έχει επιτευχθεί για να περάσει τοπικά το όριο διαρροής του υλικού και να γίνει η συγκόλληση. Ή σε άλλο παράδειγμα, η καταγραφή των χαρακτηριστικών μεγεθών της συγκόλλησης (όπως η ταχύτητα μεταβολής του μήκους των αντικειμένων, η μεταβολή των διατμητικών τάσεων, η μεταβολή στις ταλαντώσεις που προέρχονται από την διεπιφάνεια τριβής) αποτελεί αδιαμφισβήτητα στοιχεία του ιστορικού της συγκόλλησης, τα οποία θα αποτελόσουν την βάση του ποιοτικού ελέγχου της συγκόλλησης τριβής. Η εξέλιξη αυτών των μεγεθών περιγράφει την εξέλιξη της κατεργασίας και την προδιαγράφει πλήρως και ορίζει απολύτως τα τεχνικά χαρακτηριστικά της τελικής συγκόλλησης. Για παράδειγμα, η μη μεταβολή των διατμητικών τάσεων κατά την συγκόλληση είναι απόδειξη ότι δεν παρήχθει πλαστικό υλικό στην διεπιφάνεια τριβής, άρα είτε δεν επιτεύχθηκε συγκόλληση στο τέλος είτε η παραχθείσα συγκόλληση είναι εξαιρετικά χαμηλής μηχανικής αντοχής. Ανάλογα, η μεταβολή των διατμητικών τάσεων, σύμφωνα με την θεωρία, αποδεικνύουν την διαδοχή των διαφορετικών φάσεων της διεργασίας που οδηγούν πάντα σε επιτυχή συγκόλληση υψηλής ποιότητας. Με αυτόν τον τρόπο, δεν απαιτούνται οι περαιτέρω ακριβές και χρονοβόρες διαδικασίες ελέγχου με μη καταστροφικές και με καταστροφικές μεθόδους δοκιμών των συγκολλήσεων.
Το Σχήμα 1 είναι το γράφημα της μη γραμμικής αλλαγής του συντελεστή τριβής ενός κράματος μετάλλου σε σχέση με την πίεση (ή τάσεις) που επικρατεί στην επιφάνεια κύλισης, η οποία στην περίπτωση της συγκόλλησης τριβής είναι η κάθετη πίεση τριβής που ασκείται στην διεπιφάνεια κύλισης.
Το Σχήμα 2 είναι το γράφημα της συγκόλλησης τριβής με παλινδρομική κίνηση ενός τυπικού μετάλλου στο οποίο απεικονίζεται η αλλαγή του μήκους των αντικειμένων που συγκολλούνται (4) με τον χρόνο σε σχέση με την σχετική ταλάντωση (3) που εκτελούν τα αντικείμενα. Είναι εμφανής η τοπική διαρροή υλικού στην διεπιφάνεια κίνησης καθώς υλικό απομακρύνεται από αυτή και μειώνεται το συνολικό μήκος των δύο αντικειμένων. Στην συγκεκριμένη συγκόλληση τριβής, αυτό συμβαίνει κατά τη τρίτη φάση της συγκόλλησης και σηματοδοτεί το σημείο όπου έχουν αναπτυχθεί οι κατάλληλες συνθήκες για επιτυχή συγκόλληση.
Το Σχήμα 3 είναι το γράφημα της συγκόλλησης τριβής με παλινδρομική κίνηση ενός τυπικού μετάλλου στο οποίο απεικονίζεται η μείωση του μήκους των αντικειμένων που συγκολλούνται (4) με τον χρόνο σε σχέση με τις διατμητικές τάσεις (shear stresses) (5) που αναπτύσσονται στα υπό συγκόλληση αντικείμενα. Είναι εμφανής η τοπική διαρροή υλικού στην διεπιφάνεια κίνησης καθώς αλλάζουν οι διατμητικές τάσεις. Στην συγκεκριμένη συγκόλληση τριβής, αυτό παρουσιάζεται στη τρίτη φάση της συγκόλλησης και σηματοδοτεί το σημείο όπου έχουν αναπτυχθεί οι κατάλληλες συνθήκες για επιτυχή συγκόλληση.
Το Σχήμα 4 είναι το γράφημα της συγκόλλησης τριβής με παλινδρομική κίνηση (3) ενός τυπικού μετάλλου στο οποίο απεικονίζεται η εφαρμογή της μεθόδου ελέγχου συγκόλλησης τριβής. Στη αρχή της συγκόλλησης χρησιμοποιείται υψηλή πίεση τριβής (8), η οποία παράγει υψηλή ποσότητα ενέργειας (όπως δείχνει η περιοχή υψηλού συντελεστή τριβής (1) στο σχέδιο 1 που παράγει αυξημένη ποσότητα θερμότητας). Έτσι επιτυγχάνεται η είσοδος της συγκόλλησης στην τρίτη φάση, όπως φαίνεται από την αύξηση της ταχύτητας μεταβολής του μήκους των αντικειμένων (6), το οποίο συμβαίνει όταν υπάρχει εκτεταμένη διαρροή (yield) στην διεπιφάνεια κίνησης. Οπότε δεν είναι απαραίτητη η χρήση ψηλής πίεσης τριβής (8) η οποία μπορεί να μειωθεί (9), και η ενέργεια που παράγεται (i) από την τριβή στο (2) και (ii) τη μηχανική παραμόρφωση των υλικών είναι αρκετή για την διατήρηση της τοπικής θερμοκρασίας χωρίς να αλλάξουν τοπικά OL συνθήκες διαρροής του υλικού. Αποτέλεσμα αυτού είναι η μείωση της ταχύτητας μεταβολής του μήκους των αντικειμένων (7) καθώς ο όγκος του υλικού που διαρρέει μειώνεται λόγω της μείωσης της πίεσης τριβής. Αυτό οδηγεί σε μείωση του μεγέθους της θερμομηχανικά επηρεασμένης ζώνης, χωρίς όμως να οδηγεί την διεργασία σε αποτυχία.
Βιβλιογραφία
Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας 2 : ΕΡ2361715Α1
Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας 4 : GB2482003A
Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας 5 : GB1439277A
Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας 6 : GB2137774B
Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας 7 : US4757932A
Επιστημονικό άρθρο 1 : Vairis, A., Frost, Μ., titanium alloy", Wear, 1998 vol.217, no.l, pp. 117 "High frequency linear friction welding of a -131
Claims (15)
1. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή, όπου ένα αντικείμενο κινείται σε σχέση με άλλο αντικείμενο και στο ένα ή και στα δύο αντικείμενα μειώνεται η μία διάσταση τουλάχιστον, που χαρακτηρίζεται από την παρακολούθηση μεγεθών, όπως ορίζονται από τους νόμους της Φυσικής, που αναπτύσσονται στα υπό συγκόλληση αντικείμενα κατά την διάρκεια της συγκόλλησης έτσι ώστε να ελεγχθεί η κατεργασία μέσω ανάδρασης.
2. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα με την αξίωση 1 που χαρακτηρίζεται από την παρακολούθηση των μεγεθών, όπως ορίζονται από τους νόμους της Φυσικής, που είναι αντιπροσωπευτικά των συνθηκών τάσεων και παραμορφώσεων που αναπτύσσονται κατά την διάρκεια της συγκόλλησης στην διεπιφάνεια κίνησης των υπο συγκόλληση αντικειμένων και στην περιοχή γειτονικά σε αυτή.
3. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα με την αξίωση 1 που χαρακτηρίζεται από την σύγκριση των μεγεθών, όπως ορίζονται από τους νόμους της Φυσικής, που αναπτύσσονται κατά την εξέλιξη των κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα με τα στάδια της συγκόλλησης όπως περιγράφει η επιστημονική θεωρία
4. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα με τις αξίωση 1 που χαρακτηρίζεται από την συνεχή παρακολούθηση των τάσεων στα αντικείμενα καθ' όλη την διάρκεια της συγκόλλησης ως είσοδος της ανάδρασης του ελέγχου της κατεργασίας.
5. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα με την αξίωση 1 που χαρακτηρίζεται από την συνεχή παρακολούθηση της θερμοκρασίας στα αντικείμενα καθ' όλη την διάρκεια της συγκόλλησης ως είσοδος της ανάδρασης του ελέγχου της κατεργασίας.
6. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα με την αξίωση 1 που χαρακτηρίζεται από την συνεχή παρακολούθηση της ταχύτητας μείωσης του μήκους των αντικειμένων καθ' όλη την διάρκεια της συγκόλλησης ως είσοδος της ανάδρασης του ελέγχου της κατεργασίας.
7. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα με την αξίωση 1 που χαρακτηρίζεται από την συνεχή παρακολούθηση των δονήσεων που προέρχονται από την συγκόλληση καθ' όλη την διάρκεια της συγκόλλησης ως είσοδος της ανάδρασης του ελέγχου της κατεργασίας.
8. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα με την αξίωση 1 που χαρακτηρίζεται από την χρήση ως εξόδου του ελέγχου της κατεργασίας τις παραμέτρους της συγκόλλησης τριβής
9. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα με την αξίωση 8 που χαρακτηρίζεται από την χρήση ως εξόδου του ελέγχου της συγκόλλησης τριβής με παλινδρομική κίνηση το πλάτος της ταλάντωσης, την συχνότητα της ταλάντωσης, και τις ασκούμενες στα προς συγκόλληση αντικείμενα πιέσεις από την μηχανή συγκόλλησης
10. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα με την αξίωση 8 που χαρακτηρίζεται από την χρήση ως εξόδου του ελέγχου της συγκόλλησης τριβής με περιστροφική κίνηση την ταχύτητα περιστροφής, την αδρανειακή ενέργεια που παρέχει ισχύ στην συγκόλληση, και την ασκούμενη στα προς συγκόλληση αντικείμενα πίεση από την μηχανή συγκόλλησης
11. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα με την αξίωση 8 που χαρακτηρίζεται από την χρήση ως εξόδου του ελέγχου της συγκόλλησης τριβής με ανάδευση την ταχύτητα περιστροφής του εργαλείου συγκόλλησης, την γωνία που σχηματίζει το εργαλείο συγκόλλησης με τα προς συγκόλληση αντικείμενα, και την ασκούμενη πίεση στο εργαλείο συγκόλλησης
12. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα με την αξίωση 1 που χαρακτηρίζεται από την παραγωγή συγκολλήσεων με ελεγχόμενα τεχνικά χαρακτηριστικά
13. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα με την αξίωση 1 που χαρακτηρίζεται από την πιστοποίηση της ποιότητας συγκόλλησης με τριβή μέσω της καταγραφής φυσικών μεγεθών που σχετίζονται με την εξέλιξη και το τελικό αποτέλεσμα της συγκόλλησης.
14. Η μέθοδος ελέγχου κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή σύμφωνα όλες τις προηγούμενες αξιώσεις που χαρακτηρίζεται από κατεργασία συγκόλλησης με τριβή η οποία απαιτεί διαφορετικά και διαδοχικά στάδια για την επιτυχή ολοκλήρωση της συγκόλλησης
15. Ένα αντικείμενο το οποίο έχει κατασκευαστεί με την μέθοδο ελέγχου των κατεργασιών συγκόλλησης με τριβή που περιγράφεται σε οποιαδήποτε από τις ανωτέρω αξιώσεις.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GR20160100143A GR20160100143A (el) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Ελεγχος κατεργασιων συγκολλησης με τριβη |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GR20160100143A GR20160100143A (el) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Ελεγχος κατεργασιων συγκολλησης με τριβη |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| GR20160100143A true GR20160100143A (el) | 2017-11-30 |
Family
ID=61274866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| GR20160100143A GR20160100143A (el) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Ελεγχος κατεργασιων συγκολλησης με τριβη |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| GR (1) | GR20160100143A (el) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3678566A (en) * | 1969-07-16 | 1972-07-25 | Welding Inst | Friction welding |
| US6050475A (en) * | 1998-05-29 | 2000-04-18 | Mcdonnell Douglas Corporation | Method and apparatus for controlling downforce during friction stir welding |
| WO2007000669A2 (en) * | 2005-06-07 | 2007-01-04 | Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) | Use of conjugates with linkers cleavable by photodissociation or fragmentation for mass spectrometry analysis of tissue sections |
| JP2009082954A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Tokyu Car Corp | 摩擦圧接方法 |
| WO2010077763A1 (en) * | 2008-12-31 | 2010-07-08 | General Electric Company | Friction weld system and method with vibration quality monitoring means |
| EP2511038A1 (en) * | 2009-12-07 | 2012-10-17 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Friction stir welding apparatus and method |
| US8556156B1 (en) * | 2012-08-30 | 2013-10-15 | Apple Inc. | Dynamic adjustment of friction stir welding process parameters based on weld temperature |
| KR20140088261A (ko) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 마찰교반용접 장치 및 그 방법 |
| KR20140131306A (ko) * | 2014-10-16 | 2014-11-12 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 마찰교반용접 장치 및 그 방법 |
-
2016
- 2016-04-11 GR GR20160100143A patent/GR20160100143A/el unknown
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3678566A (en) * | 1969-07-16 | 1972-07-25 | Welding Inst | Friction welding |
| US6050475A (en) * | 1998-05-29 | 2000-04-18 | Mcdonnell Douglas Corporation | Method and apparatus for controlling downforce during friction stir welding |
| WO2007000669A2 (en) * | 2005-06-07 | 2007-01-04 | Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) | Use of conjugates with linkers cleavable by photodissociation or fragmentation for mass spectrometry analysis of tissue sections |
| JP2009082954A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Tokyu Car Corp | 摩擦圧接方法 |
| WO2010077763A1 (en) * | 2008-12-31 | 2010-07-08 | General Electric Company | Friction weld system and method with vibration quality monitoring means |
| EP2384256B1 (en) * | 2008-12-31 | 2015-06-17 | General Electric Company | Friction weld system and method with vibration quality monitoring means |
| EP2511038A1 (en) * | 2009-12-07 | 2012-10-17 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Friction stir welding apparatus and method |
| US8556156B1 (en) * | 2012-08-30 | 2013-10-15 | Apple Inc. | Dynamic adjustment of friction stir welding process parameters based on weld temperature |
| KR20140088261A (ko) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 마찰교반용접 장치 및 그 방법 |
| KR20140131306A (ko) * | 2014-10-16 | 2014-11-12 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 마찰교반용접 장치 및 그 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Longhurst et al. | Torque control of friction stir welding for manufacturing and automation | |
| JP5739804B2 (ja) | 修正可能な工具制御パラメータを使用して摩擦攪拌溶接中の工具の温度を制御する方法 | |
| De Backer et al. | Temperature control of robotic friction stir welding using the thermoelectric effect | |
| Kim et al. | Factors dominating joint characteristics in Ti–Al friction welds | |
| Shete et al. | A review paper on rotary friction welding | |
| Haddadi et al. | The effect of interface reaction on vibration evolution and performance of aluminium to steel high power ultrasonic spot joints | |
| JP2015512338A (ja) | 摩擦攪拌作業のプロセス制御のための作用力調節 | |
| Taysom et al. | Controlling martensite and pearlite formation with cooling rate and temperature control in rotary friction welding | |
| US20210078100A1 (en) | Linear Friction Welding Component with Shaped Charge | |
| Brandal et al. | Beneficial interface geometry for laser joining of NiTi to stainless steel wires | |
| Dey et al. | Additive manufacturing laser deposition of Ti-6Al-4V for aerospace repair applications | |
| Longhurst et al. | Enabling automation of friction stir welding: the modulation of weld seam input energy by traverse speed force control | |
| Reddy | Fatigue Life Evaluation of Joint Designs for Friction Welding of Mild Steel and Austenite Stainless Steel | |
| Baskoro et al. | Effects of high speed tool rotation in micro friction stir spot welding of aluminum A1100 | |
| Cederqvist | Friction stir welding of copper canisters using power and temperature control | |
| Reddy | Fatigue life prediction of different joint designs for friction welding of 1050 mild steel and 1050 aluminum | |
| EP3431218A1 (en) | Friction welding method | |
| Rao et al. | Temperature and strain distribution during friction stir welding of AA6061 and AA5052 aluminum alloy using deform 3D | |
| Longhurst et al. | The identification of the key enablers for force control of robotic friction stir welding | |
| GR20160100143A (el) | Ελεγχος κατεργασιων συγκολλησης με τριβη | |
| Darmadi et al. | Controlling the pressure force to obtain a better quality of aluminum 6061 friction stir welded joint | |
| WO2021095528A1 (ja) | 異材固相接合方法、異材固相接合構造物及び異材固相接合装置 | |
| Rao et al. | Predication of temperature distribution and strain during FSW of dissimilar Aluminum alloys using Deform 3D | |
| GR20170100030A (el) | Μεθοδος ελεγχου κατεργασιων συγκολλησης με τριβη | |
| Raghavendra et al. | Comparison of friction welding technologies |