Wrijvingslassen Uitgelegd: Proces, Voordelen en Toepassingen

Wat is Wrijvingslassen?

Wrijvingslassen is een vastestof-lastechniek die werkstukken lastert door warmte op te wekken via mechanische wrijving tussen werkstukken in relatieve beweging ten opzichte van elkaar, met toevoeging van een laterale kracht ("upset") om de materialen plastisch te verplaatsen en te verteren.

Omdat geen smelting optreedt, is wrijvingslassen geen smeltlasproces, maar een vastestoftechniek meer gelijkend op smeedlassen. Wrijvingslassen wordt gebruikt met metalen en thermoplasten in diverse luchtvaart- en auto-toepassingen.

In de praktijk bestaat een schijnbaar glad oppervlak uit veel microscopische uitsteeksels, asperiteiten genoemd. Wanneer één oppervlak ten opzichte van een ander beweegt, genereren deze asperiteiten wrijving, de kracht die beweging weerstaat tussen interactieve oppervlakken. Interactie van deze asperiteiten door elastische en plastische vervorming genereert warmte. Wrijvingslassen gebruikt dit fenomeen voor verbindingsdoeleinden. De geïnduceerde mechanische beweging genereert warmte, waardoor de te verbinden materialen verzachten en viskeus worden. In deze verzachte toestand mengt de mechanische beweging de materialen om een binding te creëren.

De manier waarop wrijvingswarmte en materialenmenging plaatsvindt hangt sterk af van het gebruikte wrijvingslasproces, waarvan er vier primaire zijn: Wrijvingsroerlassen (FSW), wrijvingsroerpuntlassen (FSSW), lineair wrijvingslassen (LFW) en rotatief wrijvingslassen (RFW).

Hoe Werkt Wrijvingslassen?

FSW werkt met een niet-verbruikbaar gereedschap dat roteert en in de interface van twee werkstukken wordt geduwd. Het gereedschap beweegt door de interface en de wrijvingswarmte zorgt dat het materiaal opwarmt en verzacht. Het roterende gereedschap mengt het verzachte materiaal mechanisch om een binding te produceren.

FSSW is een variant van FSW en werkt door een niet-verbruikbaar gereedschap te roteren, in te duwen en in te trekken in twee werkstukken in een overlappende configuratie om een "punt" las te maken. Bij FSSW is er geen doorbeweging van het gereedschap door de werkstukken.

LFW en RFW vereisen geen niet-verbruikbaar gereedschap; de individuele werkstukken genereren de wrijvingswarmte en mechanische menging. LFW werkt door één werkstuk lineair te laten oscilleren ten opzichte van een ander onder compressieve kracht. De wrijving tussen de oscillerende oppervlakken produceert warmte, waardoor het interfacemateriaal verzacht en mechanisch mengt.

RFW lijkt op LFW maar de werkstukken zijn vaak rond en roteren ten opzichte van elkaar. Bij LFW en RFW verkorten de werkstukken typisch ("burn-off") in de richting van de compressieve kracht, wat de flits vormt. Tijdens de burn-off worden verontreinigingen zoals oxiden en vreemde deeltjes in de flits uitgeplast. Zonder verontreinigingen treedt zuiver metaal-op-metaal menging op, wat resulteert in een integraal bindend. Hoewel de temperaturen erg hoog zijn, blijft het materiaal in vastestoftoestand (geen smelting).

Toepassingen

Wrijvingslassen kan gebruikt worden voor betere industriële rollen, buizen,assen. Vaak gebruikt voor het vervaardigen van deze onderdelen voor industriële printers, materiaalafhandeling, auto, luchtvaart, maritiem, olie. Voorbeelden: tandwielen, asbuizen, aandrijflijnen, kleppen, hydraulische zuigerstangen, vrachtwielbussen, pompassen, boorborden, verbindingsstangen, etc.

Voordelen van Wrijvingslassen

• Staat toe ongelijksoortige materialen te verbinden die normaal niet lasbaar zijn
• Creëert smalle warmtebeïnvloede zone
• Consistent en herhaalbaar proces van complete metaalfusie
• Minimale naadvoorbereiding – zaagsnede meest gebruikt
• Snellere doorlooptijden – vergeleken met lange levertijden van smeedstukken (6+ maanden)
• Grote ontwerpvrijheid – kies geschikt materiaal per gebied van een halfabrikant
• Geschikt voor diverse hoeveelheden – van prototypes tot serieproductie
• Geen flux, vulling of gassen vereist
• Milieuvriendelijk – geen rook, gassen of rook
• Vastestofproces – geen porositeit of slaginclusies
• Creëert gegoten- of gesmeede-achtige halfabrikaten – zonder dure tooling of minimumaantallen
• Vermindert bewerkingsarbeid, dus lagere kosten en hogere capaciteit
• Volledig oppervlaktelas geeft superieure sterkte in kritieke gebieden
• Vermindert grondstofkosten bij bi-metal toepassingen. Dure materialen alleen waar nodig

Nadelen van Wrijvingslassen

• Alleen voor ronde staven met dezelfde doorsnede
• Beperkt tot hoekige en platte stootlassen
• Instelkosten zijn zeer hoog
• Werkstukvoorbereiding is moeilijk
• Niet-smeedbaar materiaal kan niet gelast worden
• Alleen voor kleinere machineonderdelen; grote delen niet compatibel

Wrijvingslassen Video