Үйкеліспен араластырып дәнекерлеу: болат табақ және басқа жоғары балқу температуралы материалдарды аз шығынмен дәнекерлеу

Жарияланған күні:

2025-06-11

Honda жаппай өндіріске жарамды, болат пен алюминий қорытпасын үйкеліспен араластырып дәнекерлеу технологиясын әзірледі. Жапонияның Тохоку университеті мен Hitachi болат және титан сияқты жоғары балқу температуралы металдарды дәнекерлеуге арналған кобальт қорытпалы араластырғыш басты әзірледі. Бұрын жаппай өндірісте тек алюминий, мыс және магний қорытпалары сияқты төмен балқу температуралы металдармен шектелген үйкеліспен араластырып дәнекерлеудің (FSW: үйкеліспен араластырып дәнекерлеу) қолданылуы болат сияқты балқу температурасы жоғарырақ металдарға тарала бастады*1.

*1 Стандартты атмосфералық қысымда алюминийдің балқу температурасы 660℃, мыстікі 1083℃, магнийдікі 651℃. Ал темірдікі 1539℃-қа, титандікі 1727℃-қа жетеді.

Үйкеліс жылуы металды шырыш тәрізді күйге дейін жұмсартады

Араластырып үйкеліспен дәнекерлеу — цилиндр ұшында шығыңқы бөлігі (араластырғыш түйреуіш) бар араластырғыш бастиекті пайдаланып, түйістірілген екі табақтың (негізгі материалдың) немесе қабаттастырылған екі табақтың дәнекерленетін жерінің үстінен бастиекті айналдыра отырып басу арқылы екі табақты біріктіретін технология.

Айналып тұрған араластырғыш түйреуіш пен табақ арасындағы үйкеліс жылуы түйреуіштің айналасындағы металды тұтқыр күйге дейін жұмсартады, соның арқасында айналмалы түйреуіш табаққа енеді. Осы кезде түйреуіш айналасындағы жұмсарған металл араласып (пластикалық ағу пайда болып), екі металл табақ біртұтас болады немесе екі металл табақтың түйісу бетінде металдық байланыс түзіліп, оларды біріктіреді.

Бұрын жоғары температураға төзімді араластырғыш бас жетіспеді

Араластырып үйкеліспен дәнекерлеудің мынадай төрт артықшылығы бар: (1) негізгі материалды балқытпай дәнекерлеуге болатындықтан (қатты фазалы дәнекерлеу), дәнекерлеуден кейінгі деформация мен ақаулар аз, сол арқылы өнім сапасын арттырып, шығынды төмендетуге болады; (2) балқытып дәнекерлеуге қарағанда энергияны үнемдейді; (3) қорғағыш газ қажет емес; (4) шуы аз әрі шаң шығармайды. Бұдан бөлек, бұл технология әртекті материалдарды дәнекерлеуде де өте тиімді болғандықтан, салада зор назарға ие. Әр бөлікке лайық материал таңдау арқылы салмақты азайту сияқты нәтижелерге жетуге үміт бар*2. Бірақ мақаланың басында айтылғандай, бұрын жаппай өндіріс деңгейінде бұл әдіспен дәнекерленетін материалдар балқу температурасы төмен металдармен ғана шектелген.

*2 Негізгі материалды балқытатын сұйық фазалы дәнекерлеумен — балқытып дәнекерлеумен салыстырғанда, араластырып үйкеліспен дәнекерлеудің температурасы төмен, ал дәнекерлеу шарттарын орнату арқылы енгізілетін жылуды бақылау оңай. Сондықтан дәнекерлеу беріктігін төмендететін басты себеп — интерметалдық қосылыстардың түзілуін оңай азайтуға болады. Интерметалдық қосылыстар қабатының қалыңдығын азайту арқылы дәнекерленген жердің беріктігін арттыруға болады. Араластырып үйкеліспен дәнекерлегенде шамадан тыс араластыру да көп мөлшерде интерметалдық қосылыстар түзеді.

Араластырып үйкеліспен дәнекерлеудің бұрын балқу температурасы төмен металдармен шектелуінің себебі — жаппай өндіріске жарамды, бағасы төмен, жоғары температураға төзімді араластырғыш бастиектердің болмауы. Алюминий қорытпаларын осы тәсілмен дәнекерлегенде әдетте аспаптық болат сияқты темір-болат материалдардан жасалған бастиектер қолданылады. Мұндай бастиекпен болат, титан қорытпасы сияқты балқу температурасы жоғары металдарды дәнекерлегенде, осы металдарды жұмсартатын жоғары температурада бастиек те жұмсарып, қатты тозып, пайдалануға жарамсыз болады. Керамика, вольфрам-рений қорытпасы сияқты темір-болат емес материалдардан бастиектер әзірленгенімен, бағасы өте жоғары болғандықтан, олар жаппай өндіріске жарамсыз.

Араластырмай-ақ болаттың жаңа бетін ашуға болады

Honda әзірлеген болат пен алюминий қорытпасын араластырып үйкеліспен дәнекерлеу технологиясы қабаттастырылған болат пен алюминий қорытпасы негізгі материалдарын біріктіруге қолданылады. Оның басты ерекшелігі — болатты араластырмай, тек алюминий қорытпасын араластыруы (1-суреттің төменгі бөлігі). Осылайша араластырғыш бастиектің шамадан тыс қызуына жол берілмейді.

Болатты араластырмай-ақ болат пен алюминий қорытпасын дәнекерлеуге болатынының себебі — олардың арасында металдық байланыс түзілуі. Яғни бұл технология болатты араластырмайды, оның бетіндегі жабын мен оксид үлдірін жояды. Осы әдіспен болаттың жаңа беті ашылып, ол араластыру арқылы белсенділігі артқан алюминий қорытпасымен металдық байланыс түзеді. Осы металдық байланыс болат пен алюминий қорытпасын біртұтас етеді*3.

*3 Болат пен алюминий қорытпасының арасына су және басқа заттар кіргеннен кейін биметалдық коррозия (электрлік коррозия) пайда болады. Бұл технология болат пен алюминий қорытпасының арасына кремний үлдірін енгізіп, осы құбылыстың алдын алады.

Honda бұл технологияны Солтүстік Америка нарығына арналған жаңа «Аккордтың» алдыңғы қосалқы рамасында қолданып, бірнеше нәтижеге қол жеткізді (2-сурет). Атап айтқанда, салмағы бұрынғы болат қосалқы рамадан 25％ азайып қана қоймай, дәнекерлеу кезіндегі электр тұтыну шамамен 50％ төмендеді. Сонымен қатар, осы технология арқылы қосалқы рама мен аспа бекітілетін жердің құрылымы өзгертіліп, бекіту орнының қатаңдығы 20％ артты, бұл көліктің динамикалық сипаттамаларын жақсартуға ықпал етті.

Жаңа материалдар арқылы қолданылу саласын кеңейту

Екінші жағынан, Тохоку университеті, Hitachi және Hitachi Metals Precision Instruments компаниясы жоғары температураға төзетін, бағасы салыстырмалы төмен араластырғыш бастиек әзірлеп, араластырып үйкеліспен дәнекерлеудің қолданылу аясын кеңейтті (3-сурет). Бастиекке қолданылатын материалды Тохоку университеті мен Hitachi бірлесіп әзірледі, ал осы материал мен бастиекті (құйманы) жаппай өндіру технологиясын Hitachi және Hitachi Metals Precision бірлесіп сәтті әзірледі. Бұл бастиек болат, титан және цирконий қорытпалары сияқты балқу температурасы жоғары металдарды араластырып үйкеліспен дәнекерлеуге жарайды, оны сату 2013 жылдың күзінде басталады деп жоспарланған. Hitachi Metals Precision Instruments «баға алдағы уақытта талқыланады» дегенімен, ол жаппай өндіріс деңгейінде пайдалануға болатын баға ауқымында белгіленеді деп болжануда.

Тохоку университеті және басқалар араластырып үйкеліспен дәнекерлеу бастиегі үшін әзірлеген материал — құрамында жоғары температурада да беріктігін сақтайтын интерметалдық қосылыстар таралған кобальт қорытпасы. Атап айтқанда, кобальт негізді қорытпада Co3（Al，W） таралған. Негізгі мәселе — Co3（Al，W） қосылысын біркелкі әрі ұсақ тарату, сондай-ақ оның мөлшері мен түйіршік шекараларының пішінін қалаған күйге жақындату. Бұл үшін неғұрлым ұтымды құрам мен термиялық өңдеу әдісі қолданылған.

Қазіргі көзделген осы араластырғыш бастиекке жарамды материалдарға көміртекті болат, жоғары берікті болат, титан қорытпалары (Ti-6Al-4V және басқалары), таза титан және мыс қорытпалары жатады. Кейбір материалдардың беріктігі мен қалыңдығына байланысты бұл бастиекті қолдану қиын болғанымен, жалпы дәнекерлеу нысандары — араластырып үйкеліспен дәнекерлегенде бастиек температурасы (біріктіру температурасы) ең көбі шамамен 1000℃ болатын материалдар.

Алдыңғы бет

Металл корпустың қызмет мерзімін ұзарту: өздігінен қалпына келетін «Цзюйфудунь» коррозияға қарсы заты сәтті әзірленді

FCSE | Озық зерттеу: күн сәулесімен іске қосылатын «өздігінен қалпына келетін» коррозияға қарсы жабын

Келесі бет

Алдыңғы бет:

Металл корпустың қызмет мерзімін ұзарту: өздігінен қалпына келетін «Цзюйфудунь» коррозияға қарсы заты сәтті әзірленді

Келесі бет:

FCSE | Озық зерттеу: күн сәулесімен іске қосылатын «өздігінен қалпына келетін» коррозияға қарсы жабын

Қатысты жаңалықтар

2026 механикалық өңдеу өнімдерінің таныстырылымы: Ухань Каймин жоғары технологияларының механикалық жабдықтардың металл бетін кәсіби қалпына келтіру шешімдері

2026-08-15

2026 механикалық өңдеудің жұмыс қағидаларын егжей-тегжейлі түсіндіру: механикалық жабдықтардың металл бетін кәсіби қалпына келтіру туралы пайдалы білім

2026-07-31

2026 жылғы механикалық өңдеуде жиі кездесетін мәселелерді толық талдау: технологиялық ақауларды жою және тиімді оңтайландыруға арналған практикалық нұсқаулық

2026-07-16

2026 жылғы механикалық өңдеудің бүкіл процесіндегі сақтық шаралары: шығынды азайту, сапаны арттыру және ақауларды болдырмауға арналған практикалық нұсқаулық

2026-07-01

2026 механикалық өңдеудің барлық салалардағы қолданылу жағдайларына шолу: металл бетін қалпына келтірумен бірге шығынды азайту және тиімділікті арттыру нұсқаулығы

2026-06-16

2026 жылғы механикалық өңдеу саласының соңғы жаңалықтары: өндірістік кәсіпорындардың технологиялық жаңаруы, шығынды азайтуы және тиімділікті арттыруына арналған толық талдау

2026-06-01

Бөлісу

Тізімге оралу