도구의 디자인좋은 도구는 용접 품질과 가능한 최대 용접 속도를 모두 향상시킬 수 있으므로 중요한 요소입니다.
공구 재료는 용접 온도에서 충분히 강하고, 튼튼하고, 내구성이 있어야 합니다. 또한 산화 저항성이 좋고,열전도도구동계 위쪽의 기계에 대한 열 손실과 열 손상을 최소화합니다. 열간 가공공구강AISI H13과 같은 경우 두께 범위 0.5 – 50mm 내에서 알루미늄 합금을 용접하는 데 완벽하게 적합하다는 것이 입증되었지만 고연마성과 같은 더욱 까다로운 응용 분야에서는 더욱 진보된 도구 재료가 필요합니다.금속 매트릭스 복합재또는 강철이나 티타늄과 같이 녹는점이 더 높은 재료.
도구 설계의 개선은 생산성과 품질을 상당히 개선하는 것으로 나타났습니다. TWI는 침투 깊이를 늘리고 성공적으로 용접할 수 있는 판 두께를 늘리도록 특별히 설계된 도구를 개발했습니다. 한 가지 예는 재진입 기능이 있는 테이퍼 핀이나 가변 피치 나사산을 사용하여 재료의 하향 흐름을 개선하는 "와일" 디자인입니다. 추가 설계에는 Triflute 및 Trivex 시리즈가 있습니다. Triflute 설계는 도구 주변의 재료 이동을 증가시키는 것으로 보이는 세 개의 테이퍼형 나사산 재진입 플루트의 복잡한 시스템을 가지고 있습니다. Trivex 도구는 더 간단하고 원통형이 아닌 핀을 사용하며 용접 중 도구에 작용하는 힘을 줄이는 것으로 나타났습니다.
대부분의 도구는 핀에 의해 변위된 재료의 탈출 볼륨 역할을 하는 오목한 숄더 프로파일을 가지고 있으며, 재료가 숄더 측면에서 밀려나오는 것을 방지하고 도구 뒤의 재료의 하향 압력과 양호한 단조를 유지합니다. Triflute 도구는 표면에 가공된 일련의 동심 홈이 있는 대체 시스템을 사용하는데, 이는 용접의 상부 층에서 재료의 추가 이동을 생성하도록 의도되었습니다.
강철 및 기타 경합금과 같은 마찰 교반 용접 공정의 광범위한 상업적 응용티타늄 합금비용 효율적이고 내구성 있는 도구의 개발이 필요합니다. 재료 선택, 설계 및 비용은 경질 재료 용접을 위한 상업적으로 유용한 도구를 찾는 데 중요한 고려 사항입니다. 도구 재료의 구성, 구조, 특성 및 기하학이 성능, 내구성 및 비용에 미치는 영향을 더 잘 이해하기 위한 작업이 계속되고 있습니다.
공구 회전 및 이동 속도
마찰 교반 용접에는 두 가지 도구 속도를 고려해야 합니다. 즉, 도구가 얼마나 빨리 회전하는지와 인터페이스를 따라 얼마나 빨리 이동하는지입니다. 이 두 가지 매개변수는 상당한 중요성을 가지며 성공적이고 효율적인 용접 주기를 보장하기 위해 신중하게 선택해야 합니다. 회전 속도, 용접 속도 및 용접 중 열 입력 간의 관계는 복잡하지만 일반적으로 회전 속도를 높이거나 이동 속도를 낮추면 용접이 더 뜨거워진다고 할 수 있습니다. 성공적인 용접을 생성하려면 도구 주변의 재료가 필요한 광범위한 플라스틱 흐름을 가능하게 하고 도구에 작용하는 힘을 최소화할 만큼 충분히 뜨거워야 합니다. 재료가 너무 차가우면 교반 영역에 공극이나 기타 결함이 있을 수 있으며 극단적인 경우 도구가 파손될 수 있습니다.
반면에 지나치게 높은 열 입력은 용접의 최종 특성에 해로울 수 있습니다. 이론적으로 이는 낮은 용융점 상의 액화(용융 용접의 액화 균열과 유사)로 인한 결함을 초래할 수도 있습니다. 이러한 경쟁적인 요구 사항은 "가공 창"이라는 개념으로 이어집니다. 즉, 공구 회전 및 이동 속도와 같은 가공 매개변수 범위는 좋은 품질을 생성합니다.용접. 이 창 내에서 결과 용접은 적절한 재료 가소성을 보장하기에 충분히 높은 열 입력을 받지만 용접 특성이 지나치게 저하될 정도로 높지는 않습니다.
