Lineáris dörzshegesztés Mazak szerszámgépen

Két különböző fém vagy az alacsony olvadáspontú ötvözetek közötti kötések kialakításához eddig jellemzően a hegesztési eljárások helyett szegecselést, illetve más hasonló eljárásokat alkalmaztak. "Ezekkel az eljárásokkal szemben a lineáris dörzshegesztés a CNC marási technológiákkal ötvözve komoly alternatívát jelenthet, főleg, ha a gyártási költségeket és a gyártási időt is figyelembe vesszük" - hangsúlyozta Alan Mucklow, a Mazak UK európai termékcsoport menedzsere.

A hagyományos hegesztési eljárások, mint az ívhegesztés, az ellenállás hegesztés vagy az oxyfuel hegesztés a népszerűségük ellenére nyilvánvaló korlátokkal is rendelkeznek, legfőképpen, hogy nem lehet velük különböző anyagokat összekötni, illetve, nem használhatóak alacsony olvadáspontú fémeknél. Számos, főként autóipari és repülőgép ipari gyártó és beszállító szembesült viszont azokkal a súlycsökkentési követelményekkel, amik kisebb tömegű anyagok használatára kényszerítik őket, mint az alumínium, a titán vagy a szálerősítéses műanyagok. Emiatt a hagyományos hegesztési eljárásokat sok esetben olyan más kötési eljárásokkal kell kiváltani, illetve helyettesíteni, mint amilyen a szegecselés is.

Az utóbbi években az Airbus Csoport úttörő kutatásai eredményeként sikerült elérni, hogy már alacsony olvadáspontú és különböző típusú anyagokat is össze lehet “hegeszteni”, mindenféle minőségi engedmény nélkül.

[youtube]CTtmJWdSuZk[/youtube]

A Deltan FS® lineáris dörzshegesztés során súrlódási hőt és a gép nyomóerejét használják fel a kötés kialakítására. A technológia legfontosabb újítása a DeltaN FS szerszám, mely egy álló vállból és egy forgó tüskéből áll, amit a munkadarabokba nyomnak forgatás közben, így súrlódási hőt generálva. A hő hatására a szerszám környezetében puha, képlékeny rész alakul ki, amit mechanikusan alakít a megfelelő varrat formára.

A tényleges hegesztési folyamat nagyon egyszerű, teljesen automatikus és a varrat egyetlen lépésben készre alakítható. A szerszám végig mozog a varrat vonalon és a képlékeny anyagot a megfelelő  helyre irányítja. Nincs szükség további anyagokra, így számos, ezekből fakadó probléma is kiküszöbölhető. A szerszám álló vállrésze nincs hatással a képlékeny anyagrészre, mindössze a hőhatást irányítja. A DeltaN FS hegesztési eljárás 20-30%-kal kisebb összeszorító- és nyomóerőt igényel a hagyományos dörzshegesztési eljárásokhoz képest.

Lényeges, hogy a hegesztés során az alapanyagok nem olvadnak meg, így a mechanikai tulajdonságaik nem romlanak, valamint nem lép fel fröcskölés. Végeredményként viszont nagyon jó felületi minőségű, erős hegesztési varratot kapunk. A folyamat alacsony energiafelhasználása és a hozaganyag hiánya miatt számottevően “zöldebb”, környezetkímélőbb és biztonságosabb is.

Milyen gyártási előnyöket jelent ez az eljárás? A DeltaN FS lineáris dörzshegesztési eljárással ívelt felületen is elvégezhető a hegesztés, még kis (<15 mm) rádiusz mellett is. Tompa, átlapolt vagy T-varrat is megvalósítható. A technológia lehetővé teszi különböző vastagságú alapanyagok kötését és ehhez még speciális szaktudásra sincs szükség.

A mechanikai tulajdonságokat tekintve a hegesztett kötések körülbelül az alapanyag tulajdonságainak 90%-t érik el, a hegesztés utáni egyéb megmunkálási műveletek akár el is hagyhatóak. Az optimalizált hőhatásnak és a munkadarab teljes vastagságán szimmetrikus hőeloszlásnak köszönhetően kisebb lesz a hőhatásnak kitett zóna és a többi hegesztési eljárással összevetve jelentősen kisebb lesz a hegesztés utáni vetemedés is.

A technológia több iparág igényeit ki tudja elégíteni, a termál rendszerektől kezdve a vasúti, repülőgép ipari és autóipari felhasználásig. A repülőgép iparban például a szegecselés kiváltására a repülőgépek ablakkereteinek rögzítésére használják a lineáris dörzshegesztést. A váltás eredményeként 10%-kal kisebb lett az alkatrész tömege, a költségek pedig 30%-kal csökkentek.

Mazak_dorzshegesztes_kiemelt

Az autóiparból is sok felhasználási példát lehetne említeni, többek között alumínium öntvények vagy 1050-H18 alumínium lapok kötésére. Az eljárással sikerült a gyártás ismétlési pontosságát 15 µm alá szorítani. Különböző anyagok közötti kötések kialakítására jó példa a műholdakban alkalmazott acél-alumínium, titán-alumínium, sőt alumínium-termoplaszt anyagpárok hegesztése is. 

Ami talán a legfontosabb, hogy a DeltaN FS technológiát sikerült számos Mazak szerszámgépbe integrálni, így egy korszerű gyártási folyamatban, egy gépen összevonhatóvá váltak hegesztési és forgácsolási feladatok. A Mazak a közelmúltban mutatta be a Vertical Center Smart 430A, hegesztésre is alkalmas megmunkálóközpontját. Ezzel az összeállítással jelentősen csökkenthetők a külön hegesztő rendszerek beruházási költségei. A DeltaN FS technológia egy erőfelügyeleti rendszerrel együtt számos más VTC szériás gépbe is beépítésre került, így az automatikus szerszámcserével kiegészítve egy gépen, zökkenőmentesen elvégezhetők a hegesztési és forgácsolási folyamatok.

A rendszer mérőszámai rejtik a hatékonyság igazi bizonyítékát. Az üzemetetési költséget tekintve a munkadarabra eső hegesztési költség jelentősen csökken a kisebb energiaigény és a hozaganyag hiánya miatt, mi több, nincs szükség a varrat elkészítése után a hegesztés készre munkálására. A munkadarab további forgácsolása pedig azonnal folytatható a szerszámgépen.

A két, hegesztési és forgácsolási eljárás egy gépen való egyesítése tökéletesen illeszkedik a Mazak Done-In-One – egy gépen a lehető legtöbb megmunkálás elvégzése – filozófiájába is, valamint komoly gyártási idő megtakarítást és ésszerűsítést jelenthet a gyártó cégek munkájában.

Forrás: Mazak

További információ

A YAMAZAKI MAZAK Magyarországi Fióktelepének honlapján.