Hõõrdkeevitus

Hõõrdkeevitus (FSW Friction Stir Welding) on suhteliselt uus liitmise tehnoloogia, mille leiutas aastal 1991 TWI (The Welding Institute). Protsess toimub tavaliselt temperatuuril 0,8 materjali sulamistemperatuuri ning liitmine saavutatakse piltlikult sepistamisega. Liidetavad materjalid on keevitamise jooksul jäigalt kinnitatud rakistusega. Keevitamine toimub silindrikujulise kulumatu tööriistaga, mille otsas on väike sond (probe). Protsessi juures pole tarvidust täitetraadile ning kaitsegaasile. Parameetrid, millega protsessi juhitakse, on tööriista pöörlemiskiirus, liikumiskiirus kui ka tööriista mõõtmed ja selle allasurumisjõud.

Pöörlev tööriist surutakse liitesse kuni õlg kontakteerub detaili pinnaga. Tööriista pealesurumisest ja pöörlemisest põhjustatud hõõrdumise tagajärjel tekkiv soojus põhjustab liidetavates detailides viskoosse-plastilise olukorra, mis on eelduseks liite tekkimisele. Keevituse kestel liite ümbruses materjal soojendatakse tööriista perifeeria ümber ning seejärel toimub materjalide järkjärguline uuestiliitmine sondi tagaküljel. See põhjustabki keevisliite materjalide vahel. FSW on liitmisprotsess metalli sulamiseta ja täitematerjalideta. Protsessiga saadakse tugevad ja plastilised liited. Meetod on eriliselt sobilik komponentidele, mis on pikad lamedad, kuid seda saab ka rakendada ka torudele, süvistatud lõigetele ja ka positsioonkeevitamisele. Sellised keevised saadakse kombineeritult hõõrdumisel tekkiva soojusega ja pöörlemise tõttu tekkiva mehaanilise deformatsiooniga. Maksimaalne temperatuur milleni jõutakse on 0.8 sulamistemperatuuri. Tööriist on silindrikujuline, selle otsas on läbiv sond (inglise probe) või keerukam ühenduskoht. Silindrilise osa ja sondi vahelist osa nimetatakse õlaks (ingkise shoulder). Samaaegselt pealispinna "hõõrumisega" läbib sond detaili. Hõõrdumisega pöörleva ja translatoorselt liikuva tööriista ja detaili vahel saadaksegi protsessi tekkeks vajalik soojus. Tööriista otsa juures toimuv deformeerumine toob kaasa adiabaatlilise soojuse mahulise kaasmõju detailidele. Keevitusparameetrid tuleb reguleerida nii, et hõõrumise suhe deformatsiooni väheneb kui detaili paksenedes. See on vajalik, et tagada piisav soojussisestus ühiku pikkuse kohta. FSWga tekkiva liite mikrostruktuur sõltub detailist, tööriista projekteerimisest pöörde ja liikumise kiirusest, mõjuvast jõust ja liidetavatest materjalidest. Liitealas on mitmesugused tsoonid nagu tavaliseski keevitsprotsessis. Keskmine regioon on sibularõngakujulise mustriga ning on kõige enam deformeeritud. Sageli tundub see dünaamiliselt rekristalliseerunud olevat nii, et detailne mikrostruktuur võib koosneda võrdtelgsetest kristalsetest teradest. Tööriista iga pöörde jooksul tekivad materjali silindrikujulised kihid, mis annavadki iseloomulikud sibularõngad liite pinnal.

Eelised

FSW-l on võrreldes tavapäraste keevitusmeetoditega järgmised eelised:

• Puudub vajadus täitetraadile
• Minimaalne liite ääriste ettevalmistamine
• Protsess eemaldab liite vahel oleva oksiidi
• Automatiseerituse tase
• Liite kõrge tugevus
• Võimalik liita sulameid, mida ei saa liita oma tavapäraste keevitusmeetoditega pragudele vastuvõtlikkuse tõttu.
• Vähesed kujumuutused seda isegi pikkade õmbluste juures
• Suurepärased mehaanilised omadused nagu väsimustugevus, tõmbetugevus ja painutustestimine
• Pooride puudumine
• Pritsmete puudumine
• Vähene kokkutõmbumine
• Saab opereerida kõikide asendites
• Energiasäästlik
• Keevitajalt ei nõuta keevitussertifikaati
• Õhuke oksiidikiht liidetavatel detailidel on aktsepteeritav
• Pole vajadust lihvimise, harjamise või söövitamise järgi.
• Võib keevitada alumiiniumit ja vaske üle paksusega kuni 50 mm ühe läbimiga

Puudused

Piiranguid FSW protsessile on vähendatud intensiivsete uuringute ja arendusega. Siiamaani esinevad protsessil järgmised puudused:

• Detail peab olema jäigalt kinnitatud
• Iga keevituse lõppu jääb ava
• Ei saa teha nurkõmblusi (fillet welds)
• Lisaks tööriista allasurumisele on vajalik jõud tööriista edasiliigutamiseks mööda liidet.
• Tööriist on kallis ja kulub kiiresti, kui ei kasutada õigeid keevitusrežiime
• Keerukas aparaadi seadistamine