Sveising av kompositter: 5 prosesser

Denne artikkelen kaster lys over de fem hovedprosessene som brukes til fremstilling av kompositter i ønskede komponenter. Prosessene er: 1. Induksjons sveising 2. Ultrasonisk sveising 3. Gass Wolfram Arc Welding (GTAW) 4. Motstandssveising 5. Fusion Bonding.

Prosess # 1. Induksjons sveising:

I denne prosess brukes en modifisert sårtoroidal inductorkjerne som vist i figur 22.24, til å overføre magnetisk fluss gjennom termoplast til en karbonstålskjerm som er plassert mellom de to stykkene som skal forbindes. Luftgapet i toroiden styrer magnetfluxen fra toroid til skjermen.

Luftgapet på toroid er plassert på en av plastflatene på hver side av skjermen for å smelte og strømme inn i skjermen og danne skjøten. Toroiden beveges langs sømmen ved den regulerte hastigheten for å fremstille en sveise. Kraften som kreves er 25 - 100 W som kan oppnås ved bruk av batteri eller solenergi. Denne prosessen kan brukes i luftfart, bil, møbler og byggebransjer.

Prosess # 2. Ultralydssveising:

Ultrasoniske sveisehoder som bruker 20 KHz effektsignal, har blitt brukt til å sveise lettvekts sammensatte termoplast (Gr-Ps) bjelker i romfergen. Vibrasjonen av sonotroden oppvarmer raskt termoplastisk harpiks til den viskøse fluidtilstanden og delene klemmes sammen for å sveise. En typisk sveisesyklus krever ett sekund for eksitering og en halv sekund for avkjøling. Prosessen ser ut til å ha gode potensialer for fremtidig bruk i sveising av kompositter.

Prosess # 3. GTAW:

Denne prosessen har blitt brukt til sveising av komposittmaterialer som Ti-W og Ti-Gr, i firkantet støtkonfigurasjon både i manuelle og mekaniserte moduser. I Ti-Gr fibersystemkarbid dannet rundt hver grafittfilament som et resultat av fusjon, fører til forbedring av strekkfastheten ved leddet.

Resultatene har vist at B-A1-kompositter kan sveises uten alvorlig skade på borfilamentene. Fyllemetall kan også legges til sammenblanding med aluminiummatrisen for å endre sin kjemiske sammensetning betydelig. For vellykket fremtidig bruk av GTAW til B-A1 kompositter er det viktig å finne metoder for å kontrollere reaksjonsprodukter under sveising. Manuell plasmabue og EBW er ikke særlig vellykkede for å bli med i B-A1-kompositter på grunn av overdreven metallurgiske reaksjoner mellom A1 og bor som fører til lav leddstyrke.

Det har også vært forsøkt å sveise Al-Gr kompositter av GTAW, men resulterte i dannelsen av Al-karbid på overflaten av fibrene.

Prosess # 4. Motstandssveising:

Motstandssveiseskjemaer har blitt utviklet for sveising av B-A1 kompositter med nåværende innstillinger lavere enn de som brukes for A1, men ved omtrent dobbelt så høyt elektrodtrykket for å forhindre utstøting av matriksmateriale. For sømsveisingstrykk er det imidlertid lavere å unngå filamentbrudd.

Gr-Ps kompositt kan også bli spotsvetset vellykket. For en Gr-Ps kompositt ved 36 vekt% polysulfon er oppnådd felles styrke ca. 8, 3 MPa.

Gr-A1-komposittene har vellykket blitt sveiset til hverandre og til andre legeringer med 0 08 mm folie på 88% A1 + 12% Si som fyllmateriale.

Prosess # 5. Fusion Bonding :

Noen fusjonsbindingsteknikker har blitt vellykket brukt for sammenføring av fiberforsterkede termoplastiske strukturer. En slik teknikk anvendte plassering av motstands-ledninger ved bindingsgrensesnittet som det ønskede potensial ble påført. Den oppvarmede ledningen myknet den fiberforsterkede polysulfonen som fusjonerte og dannet skjøten. I en annen tilnærming ble 80 mesh rustfritt stål-skjerm brukt som en motstandsvarmer for å påvirke en binding under et trykk på ca. 70 MPa.

Diffusjonsbinding har også blitt vellykket brukt for å bli med i B-Al til andre Al-legeringer. Også flyturbine-motorvifteblader av Ti-6A1-4V har blitt lokalt stivnet ved diffusjonsbinding med et innlegg av Ti-6A1-4V-50B kompositt. Fremtidige anvendelser av diffusjonsbinding inkluderer sammensatte strenge (fylt, laminært, cellulært og metall og / eller keramikk) og hybridstrukturer.

Sveising av keramikk blir et fascinerende felt da det har store potensialer for fremtidig bruk. Bortsett fra isostatisk komprimeringsmetode for å danne keramikk, har friksjons sveising også blitt vellykket brukt til å bli med i metaller og keramikk.