Festkörperschweißverfahren:Prinzip, Typen, Anwendung, Vor- und Nachteile

Heute lernen wir das Prinzip, die Arten, die Anwendung, die Vor- und Nachteile des Festkörperschweißverfahrens kennen. Festkörperschweißverfahren sind solche Schweißverfahren, bei denen keine externe Wärme zugeführt wird und das Fügen von Werkstücken im Festkörper erfolgt. Bei diesen Schweißprozessen wird kein Füllmetall verwendet und das Schweißen beinhaltet keinen geschmolzenen Zustand von Grundmaterial oder Füllmaterial. Die Schweißbildung erfolgt aufgrund eines intermolekularen Diffusionsprozesses, bei dem die Grenzflächenmoleküle der Werkstücke aufgrund des angelegten Drucks von einem Bereich mit hoher Konzentration zu einem Bereich mit niedriger Konzentration fließen. Einige Verfahren werden verwendet, um Wärme zu erzeugen, die den Diffusionsprozess an Kontaktflächen beschleunigt. Diese Art von Schweißprozessen beeinflusst die mechanischen oder physikalischen Eigenschaften des Grundmaterials nicht, daher werden sie in der Industrie weit verbreitet eingesetzt. Dies sind ideale Fügeverfahren für wärmeempfindliche Materialien.

Festkörperschweißprozess:

Prinzip:

Hauptsächlich wird der Metallverbindungsprozess in zwei Typen eingeteilt. Der erste ist ein Schweißprozess im flüssigen Zustand, bei dem Metallwerkstücke bis zu ihrer Schmelztemperatur erhitzt werden und sich die Metall-Metall-Verbindung aufgrund der Erstarrung der geschmolzenen Werkstücke bildet. Manchmal verwendet dieser Prozess Füllmaterial, das mit dem Grundmaterial geschmolzen wird und sich verfestigt, wodurch eine dauerhaft starke Verbindung entsteht. Der andere ist ein Festkörperschweißprozess, bei dem kein geschmolzener oder flüssiger Zustand vorliegt und der Metallverbindungsprozess aufgrund der Anwendung von hohem Druck in den Festkörper erfolgt. Die Verbindung von Metall zu Metall entsteht aufgrund eines intermolekularen Diffusionsprozesses an den Grenzflächen. Dies ist das Grundprinzip davon.

Typen:

Wir haben über das Hauptprinzip von Festkörperschweißprozessen diskutiert. Alle Festkörperschweißverfahren funktionieren nach dem gleichen Prinzip, aber die Methode der Anwendung von Druck und Wärme ist bei all diesen Verfahren unterschiedlich. Je nach Energieeinsatz kann dieser Schweißprozess in folgende Typen eingeteilt werden.

Schmiedeschweißen:

Das Schmiedeschweißen funktioniert nach dem Grundprinzip des Schmiedens. Bei dieser Art des Schweißens Dabei werden beide Schweißplatten gleichzeitig weit unter ihre Schmelztemperatur erhitzt. Diese Erwärmung verformt die Werkstücke plastisch. Nun wird ein wiederholtes Hämmern auf diese zusammen aufgebrachten Platten aufgebracht. Dieses Hämmern startet den Diffusionsprozess zwischen den Platten und wird kontinuierlich wiederholt, bis die gesamte Verbindung hergestellt ist. Es wurde verwendet, um Eisen zu schweißen oder Werkstücke in der Antike zu stehlen.

Reibschweißen:

Wie der Name schon sagt, nutzt dieses Schweißen Reibungswärme, um den Diffusionsprozess zu beschleunigen. Bei dieser Art des Schweißens wird ein rotierendes Werkstück mit einem stabilen Werkstück in Kontakt gebracht. Aufgrund der hohen Reibungskraft an den Kontaktflächen entsteht eine hohe Wärmemenge. Die Reibung wird aufgebracht, bis die plastische Form an der Grenzfläche erreicht ist. Nach diesem Erwärmungsprozess wird auf diese Werkstücke eine kontinuierlich steigende Druckkraft ausgeübt, bis eine vollständige Verbindung entsteht. Dieses Schweißen wird hauptsächlich zum Verbinden von Stahlstangen, Rohren usw. verwendet. Eine der wichtigsten Arten des Reibschweißens ist das Rührreibschweißen bei dem ein nicht verbrauchbares rotierendes Werkzeug verwendet wird, um Reibung auf Schweißplatten aufzubringen.

Ultraschallschweißen:

Ultraschallschweißen ist ebenfalls ein Festkörperschweißverfahren, bei dem die Energie von Ultraschallwellen verwendet wird, um zwei Werkstücke zu verbinden. In diesem Prozess erzeugen Ultraschallvibrationen eine dynamische Scherung zwischen den Grenzflächen. Dies erzeugt eine lokale plastische Verformung und Reibung zwischen den Platten, die verwendet werden, um eine Verbindung am Schnittstellenteil zu erzeugen.

Sprengschweißen:

Dieses Schweißen verwendet explosive Energie, um zwei Platten zu verbinden. Dabei werden die beiden Schweißplatten so übereinander gelegt, dass die Schweißfläche aneinander anliegt. Jetzt wird eine Pufferplatte über der oberen Oberfläche der Schweißplatte angeordnet, die die Schweißplatten vor der hohen Aufprallkraft des Sprengstoffs schützt. Der Sprengstoff wird über der Pufferplatte platziert. Wenn die Explosion beginnt, wird eine Hochdruckwelle erzeugt, die die Grenzfläche von Schweißplatten plastisch verformt und eine metallurgische Verbindung zwischen diesen Platten bildet. Diese Verbindung ist stärker als das Ausgangsmaterial. Es wird hauptsächlich zum Schweißen großer Schweißbereiche verwendet.

Diffusionsbindung:

Mittlerer Diffusionsfluss eines beliebigen Materials von einem Bereich mit hoher Konzentration zu einem Bereich mit niedriger Konzentration. Dies ist das Grundprinzip des Diffusionsbondens. Bei diesem Schweißverfahren werden beide Schweißplatten unter hohem Druck und hoher Temperatur für lange Zeit übereinander angeordnet. Dieser hohe Druck startet die Diffusion zwischen den Grenzflächen der Schweißplatten. Diese Diffusion wird durch die hohe Temperatur beschleunigt, die weit unter der Schmelztemperatur von Grundplatten liegt. Bei dieser Art des Schweißens ist kein geschmolzener Zustand involviert, und die Schweißverbindung wird im reinen festen Zustand gebildet.

Anwendung:

Festkörperschweißen wird überall in der mechanischen Industrie eingesetzt. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie für Strukturarbeiten eingesetzt. Es ist im Automobil weit verbreitet Branchen für die meisten Fertigungsarbeiten. Explosionsschweißen wurde verwendet, um große Schweißplatten zu verbinden, was mit anderen Methoden wie Lichtbogenschweißen nicht möglich oder unwirtschaftlich ist oder Gasschweißen. Reibschweißen wird zum Verbinden von Rohren, Wellen usw. verwendet. Diese Verfahren werden weiterhin verwendet, um unterschiedliche Materialien zu verbinden, die in verschiedenen Branchen verwendet werden. Hydraulikkolben, Pleuel, Antriebsstrang , LKW-Rollenbuchsen, Pumpenwelle, Zahnrad Hebel, Bohrer etc. sind reibverschweißt.

Vor- und Nachteile:

Vorteile:

• Festkörperschweißen kann leicht automatisiert werden.
• Dies erzeugt eine hochfeste Verbindung ohne Anwendung von externer Hitze.
• Sie werden verwendet, um sowohl ähnliches als auch unähnliches Material zu schweißen.
• Sorgen Sie für eine gute Oberflächenbeschaffenheit.
• Sie verwenden kein Füllmetall oder Flussmittel, wie es beim Lichtbogenschweißen verwendet wird.
• Meistens beeinflussen diese Prozesse die Eigenschaften der Ausgangsmaterialien nicht.

Nachteile:

• Hohe Ausrüstungs- oder Einrichtungskosten.
• Die Schweißvorbereitung ist kritischer.
• Komplizierte und spezielle Vorrichtungen sind für verschiedene Prozesse erforderlich.
• Meistens können diese Verfahren aufgrund der langsamen Schweißgeschwindigkeit nicht für die Massenproduktion verwendet werden.

Hier geht es um Festkörperschweißverfahren Prinzip, Arbeitsweise, Arten, Anwendung, Vor- und Nachteile. Wenn Sie Fragen zu diesem Artikel haben, stellen Sie diese per Kommentar. Wenn Ihnen dieser Artikel gefällt, vergessen Sie nicht, ihn in Ihren sozialen Netzwerken zu teilen. Abonnieren Sie unsere Website für weitere interessante Artikel. Danke, dass du es gelesen hast.