Практикой установлено, что сварку трением целесообразно применять в следующих случаях:
- взамен электродуговой и других способов сварки плавлением;
- взамен контактной сварки;
- взамен пайки и клёпки;
- взамен разъёмных соединений деталей;
- при изготовлении деталей из сложных поковок и штамповок путём их расчленения на более простые заготовки с последующей сваркой;
- при соединении деталей с окончательно механически обработанными поверхностями;
- при создании новых рациональных конструкций деталей, оптимально отвечающих условиям эксплуатации;
- при ремонте деталей и инструмента.
Отсутствие брызг металла при сварке и высокая точность соединения позволяет применять этот метод для сварки деталей, прошедших окончательную механическую обработку, в том числе, шлифовку и полировку. Наличие антикоррозионных и упрочняющих покрытий на деталях также не является препятствием для сварки, поскольку получаемая относительно небольшая зона термического влияния сохраняет покрытие вблизи соединения. Эта же особенность процесса обеспечивает возможность сварки закалённых деталей. Сварку трением целесообразно применять для восстановления закалённых деталей, особенно металлорежущего концевого инструмента. При этом могут использоваться как бывшие в употреблении части деталей, так и вновь изготовленные. При ремонте инструмента затраты при использовании сварки трением составляют обычно менее 50% по сравнению с другими способами восстановления, а качество — значительно выше.
Эффективность применения сварки трением зависит от следующих факторов:
• конструкции и технологии базового варианта детали;
• материала детали и составляющих его заготовок;
• размеров и массы детали;
• рационального выбора конструкции заготовок, типа сварного соединения и технологии изготовления детали с использованием сварки трением.
В зависимости от конструкции заготовок и технологии изготовления детали источники экономии от использования сварки трением различны (см. табл.).
При замене контактной стыковой сварки основную экономию дают снижение трудоёмкости, уменьшение расхода основного металла и электроэнергии, а в отдельных случаях – значительное снижение потерь от брака по сварке. При этом трудоёмкость снижается преимущественно на подготовительных операциях (исключается зачистка поверхностей деталей при обеспечении токоподвода), за счёт ликвидации операций термообработки и правки детали после сварки. Экономия основного металла достигается за счёт значительного уменьшения припусков на сварку, особенно дорогостоящих высоколегированных сталей, в отдельных случаях за счёт уменьшения припусков на механическую обработку после сварки, что становится возможным вследствие повышения соосности деталей.
При замене электродуговой сварки и пайки отпадает необходимость использования сварочных материалов, сокращается расход основного металла и инструмента, снижается трудоёмкость и потери электроэнергии. Существенное снижение трудоёмкости даёт характерное для сварки трением повышение производительности процесса.
При изготовлении штампосварных деталей основную экономию получают за счёт выбора рациональной конструкции соединяемых заготовок. Аналогичные экономические показатели даёт применение сварки трением в производстве ступенчатых деталей (например, валов) из заготовок наиболее подходящего профиля проката.
В отдельных случаях при использовании сварки трением получают значительный экономический эффект в результате замены материала части детали. При этом не ухудшаются эксплуатационные характеристики детали и обеспечиваются новые технологические преимущества (улучшение условий для механической и термической обработки и др.).
Эффективность применения сварки трением растёт с увеличением размеров и программы выпуска деталей. Затраты на амортизацию оборудования для сварки трением часто выше, чем по базовому варианту, из-за высокой стоимости индивидуального и мелкосерийного производства станков сварки трением. Но даже при этом срок окупаемости оборудования не превышает полутора лет.
Таблица: Примеры внедрения сварки трением
