Сварка трением с перемешиванием
Сварка трением с перемешиванием (СТП) был изобретен и запатентован в 1991 году в TWI в Кембридже (Великобритания) и был разработан до стадии, где она применяется в серийном производстве. В настоящее время 51 организация имеют лицензии на использование данного процесса.
Износостойкий инструмент используется для соединения листовых и плитных материалов, таких как алюминий, медь. В лабораторных экспериментах использовалась сварка трением с перемешиванием для материалов: композиты, сплавы магния, цинка, титановых сплавов и сталей. Сварные швы сделаны ниже точки плавления в твердой фазе, имеют отличные механические свойства и низкий уровень корабления, это обусловлено низким тепловложением и отсутствие плавления.
Детали должны быть жестко закреплены в оснастке и защищены от вертикальных, продольных и боковых напряжений, которые будут пытаться их сместить. При СТП расходный элемент это инструмент, который перемещаясь вдоль шва перемешивает материал. Для соединения встык длина штыря равна толщине заготовки. Инструмент имеет специальную спиралевидную форму. Инструменты для СТП изготовлены из износостойкого материала с хорошими статическими и динамическими свойствами при повышенных температурах. Они сделаны таким образом, что бы произвести до 1000 метра шва, толщиной 5 мм без смены.
СТП является процессом который происходит в твердой фазе, он работает ниже температуры плавления материала заготовки. СТП может сварить все алюминиевые сплавы, в том числе те, которые обычно не могут быть соединены с помощью обычных методов сварки плавлением, таких как алюминий-литиевых сплавов. Разнородных алюминиевых сплавов также могут быть объединены. Защитный газ и присадочная проволока не требуется.
В настоящее время ведутся исследования определения подходящего материала инструмента для реализации процесса сварки нержавеющей стали и других черных сплавов.
Предварительные исследования установили, что технику СТП могут быть применены для титана и его сплавов, а это открывает возможности для быстрого, экономически эффективного и технически простой способ получения высокого качества сварных соединений титановых сплавов. Первоначальные исследования были на Ti-6Al-4В, а призваны расследовать в установленном порядке другие сплавы. Основной интерес в этих сплавах происходит из аэрокосмической отрасли, но производители нефтепроводов и морских платформ так же хотят использовать СТП для титановых сплавов, когда требуется экстремальная устойчивость к коррозии.
В аэрокосмической отрасли, большие баки для ракет-носителей производятся СТП из высокопрочных алюминиевых сплавов. В отраслях судостроения и производства подвижного состава данный процесс используют для изготовления крупноразмерных сборных алюминиевых панелей, которые изготавливаются из алюминиевых профилей. Автомобильная промышленность использует сейчас СТП в крупносерийном производстве компонентов (например литые диски и пустотелые алюминиевые профиля).