DIN EN ISO 18785-2 E:2020-09
Точечная сварка алюминия трением с перемешиванием Часть 2. Конструкция сварного соединения (чертеж)
- Стандартный №
- DIN EN ISO 18785-2 E:2020-09
- Дата публикации
- 2020
- Разместил
- German Institute for Standardization
- состояние
- быть заменен
- DIN EN ISO 18785-2:2021
- Последняя версия
- DIN EN ISO 18785-2:2021-03
- сфера применения
-
Обзор стандарта и техническая база
DIN EN ISO 18785-2:2020 — это стандарт проектирования для точечной сварки трением с перемешиванием (FSSW) алюминия, разработанный Международным институтом сварки (IIW). Проект был опубликован 31 июля 2020 года. Являясь второй частью серии стандартов ISO 18785, этот стандарт специально устанавливает технические спецификации и требования к проектированию соединений, полученных точечной сваркой трением с перемешиванием, из алюминия и алюминиевых сплавов.
С момента своего изобретения в 1991 году технология сварки трением с перемешиванием широко используется в аэрокосмической промышленности, железнодорожном транспорте, автомобилестроении и других областях как важный прорыв в технологии твердофазного соединения. По сравнению с традиционными процессами сварки плавлением, FSSW обладает такими преимуществами, как отсутствие плавления, малая деформация и низкое остаточное напряжение, и особенно подходит для соединения алюминиевых материалов.
Интерпретация основного содержания стандарта
4.1 Требования к документации
Стандарт требует, чтобы конструкция сварных узлов основывалась на четких требованиях к конечному использованию. Технические чертежи должны четко определять основную информацию о соединении FSSW и любые специальные требования, включая дополнительные требования, такие как критичность к разрушению, критичность к долговечности, критичность к миссии или к безопасности.
Сварочные символы должны соответствовать стандарту ISO 2553 для обеспечения точной передачи замысла проекта. Ключевые параметры управления процессом должны быть четко определены в спецификации процедуры сварки (WPS), чтобы продемонстрировать, что все требования к конструкции могут быть достигнуты с помощью квалифицированных сварочных процессов.
4.2 Конструкция нахлесточного соединения
Стандарт подробно определяет принципы проектирования нахлесточных соединений и требует рассмотрения данных о характеристиках материала. В таблице 1 показаны различные геометрии сварки и примеры конструкций, в том числе:
Тип соединения Характеристики конструкции Применимые сценарии Точки проектирования Базовое перекрытие Однослойное перекрытие Простое соединение конструкции Контроль расстояния до кромки Многослойное перекрытие Многослойное перекрытие пластин Сборка сложной конструкции Точность соответствия между слоями Г-образное армирование Конструкция углового соединения Армирование каркаса Точность позиционирования угла Двойная L-образная форма Симметричное армирование Высокие требования к жесткости Контроль симметрии Расстояние от осевой линии инструмента до края каждого перекрывающегося компонента и расстояние между каждым сварным швом должны соответствовать спецификациям заказчика и быть четко указаны в WPS. Усилие запрессовки и/или глубина ввода зонда (или буртика в случае заправленной FSSW) в нахлесточное соединение также должны быть указаны в WPS.
Контроль ключевых технических параметров
4.3.1 Основные требования к информации
Стандарт требует, чтобы для каждого сварного шва была указана следующая информация: спецификация основного материала, толщина и состояние; геометрия/конфигурация шва; состояние поверхности до сварки (включая любые покрытия и/или материалы интерфейса); сторона запрессовки инструмента; расстояние до кромки; ориентация асимметричных сварных швов относительно направления нагрузки; требования к отделке после сварки; и требования к термообработке после сварки.
4.3.2 Контроль переменных сварного соединения
Размеры сварного соединения: Диаметр круглых сварных швов (соотношение сторон 1:1) и большие и малые размеры удлиненных сварных швов (соотношение сторон более 1:1) должны быть указаны на техническом чертеже и должны использоваться в качестве минимальных чистовых размеров соединения. Эти размеры могут быть определены путем измерения поверхностных отметок, измерения на прилегающем интерфейсе или другими методами, указанными в инженерном чертеже.
Положение сварного соединения: Положение сварного шва должно контролироваться на инженерном чертеже. Для удлиненных сварных швов, в дополнение к положению, на инженерном чертеже также должна быть указана ориентация сварного шва.
Прочность сварного соединения: Если указано, требования к прочности соединения, указанные в инженерном чертеже, должны быть включены в WPS и подтверждены разрушающими методами испытаний, указанными в ISO 18785-5. Это может быть объединено с сертификацией pWPS по ISO 18785-4.
Качество сварного соединения: Минимальные требования к качеству сварных швов должны соответствовать ISO 18785-5. Если указано иное, дополнительные требования к качеству должны соответствовать инженерным чертежам.
Требования к контролю качества и инспекции
4.3.3 Требования к инспекции
В документации должны быть четко определены требования к контролю сварных швов, методы контроля и критерии приемки. Сварные швы должны проверяться и испытываться в соответствии с ISO 18785-5. План контроля должен включать разрушающие и неразрушающие методы контроля для обеспечения соответствия качества сварных швов требованиям проекта.
В стандарте особое внимание уделяется дополнительным требованиям к контролю для критически важных применений (таких как защитные конструкции в аэрокосмической и автомобильной промышленности), включая более жесткие допуски на размеры, более полный неразрушающий контроль и более частую проверку процесса.
Эволюция технологий и предпосылки разработки стандартов
Технология сварки трением с перемешиванием за последние три десятилетия пережила быстрое развитие, пройдя путь от лабораторной техники до промышленного применения. Разработка серии стандартов ISO 18785 отражает потребность в стандартизации этой технологии в различных отраслях промышленности.
По сравнению с традиционной контактной точечной сваркой, FSSW предлагает значительные преимущества для соединения алюминия: отсутствие необходимости в обслуживании электродов, более низкое энергопотребление, отсутствие брызг и дыма, а также улучшенные механические свойства соединения. Эти преимущества привели к его широкому применению, особенно в секторе облегченных автомобилей.
При разработке стандарта учитываются характеристики различных вариантов процесса FSSW, включая специфические требования базовой FSSW (вращение и извлечение инструмента) и FSSW с заполнением (с дополнительным перемещением инструмента).
Рекомендации по внедрению и передовой опыт
Соображения на этапе проектирования
На этапе проектирования инженеры должны полностью учесть условия эксплуатации и типы нагрузок соединения и выбрать соответствующую конфигурацию соединения и схему сварного шва. Для приложений с динамической нагрузкой рекомендуется многорядная конструкция сварного шва для улучшения распределения напряжений.
При выборе материалов следует учитывать различия в свариваемости между различными сериями алюминиевых сплавов. Алюминиевые сплавы серии 6000 обычно демонстрируют хорошую свариваемость FSSW, в то время как сплавы серий 2000 и 7000 могут потребовать специальной корректировки параметров процесса.
Разработка и оптимизация процесса
На этапе разработки процесса следует провести достаточное количество экспериментов по оптимизации параметров для установления надежного окна процесса. Ключевые параметры включают скорость вращения, скорость проникновения, глубину проникновения, время выдержки и т. д. Рекомендуется использовать подход планирования экспериментов (DOE) для систематической оптимизации параметров процесса.
Для критически важных применений следует создать комплексную систему прослеживаемости качества для регистрации параметров процесса и результатов контроля каждого сварного шва, чтобы обеспечить прослеживаемость качества продукции.
Выбор оборудования и инструмента
При выборе оборудования для точечной сварки трением с перемешиванием следует учитывать такие ключевые параметры, как максимальное усилие зажима, мощность шпинделя и точность управления. Конструкция инструмента и выбор материала оказывают значительное влияние на качество сварки и срок службы инструмента. Рекомендуются инструментальная сталь или сплавы на основе вольфрама с хорошей жаропрочностью.
Оптимизация геометрии инструмента является ключевым фактором повышения качества и стабильности сварки. Может потребоваться разработка специальных конструкций инструмента для различных толщин и комбинаций материалов.
Применение в промышленности и будущее развитие
В настоящее время технология FSSW успешно применяется во многих отраслях промышленности: в автомобильной промышленности она используется для соединения кузовных панелей и конструктивных деталей; в железнодорожном транспорте — для сборки кузова; в аэрокосмической промышленности — для соединения вторичных конструкций; в электронной промышленности — для сборки радиаторов и т. д.
С разработкой новых материалов и новых процессов технология FSSW расширяется на все большее количество областей применения, включая соединение разнородных материалов, соединение многослойных плат, соединение термопластичных пластиков и т. д. Разработка будущих стандартов должна идти в ногу с этими технологическими достижениями и оказывать техническую поддержку развивающимся отраслям.
Постоянное обновление и совершенствование стандартов будет способствовать более широкому применению технологии FSSW и развитию производства в направлении повышения эффективности и экологичности. Предприятиям следует уделять пристальное внимание новейшим разработкам в области стандартов, своевременно корректировать производственные процессы и системы контроля качества, а также поддерживать технологическую конкурентоспособность.
DIN EN ISO 18785-2 E:2020-09 Ссылочный документ
- ISO 18785-1 Точечная сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 1. Словарь.
- ISO 18785-5 Точечная сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 5. Требования к качеству и контролю
- ISO 2553 Сварка и родственные процессы. Условное изображение на чертежах. Сварные соединения.*， 2021-09-01 Обновление
DIN EN ISO 18785-2 E:2020-09 История
- 2021 DIN EN ISO 18785-2:2021-03 Точечная сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 2. Проектирование сварных соединений (ISO 18785-2:2018); Немецкая версия EN ISO 18785-2:2021
- 2021 DIN EN ISO 18785-2:2021 Точечная сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 2. Проектирование сварных соединений (ISO 18785-2:2018); Немецкая версия EN ISO 18785-2:2021
- 2020 DIN EN ISO 18785-2:2020-09 Проект документа - Точечная сварка трением с перемешиванием - Алюминий - Часть 2: Проектирование сварных соединений (ISO 18785-2:2018); Немецкая и английская версии prEN ISO 18785-2:2020
- 2020 DIN EN ISO 18785-2 E:2020 Проект документа. Точечная сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 2. Проектирование сварных соединений (ISO 18785-2:2018); Немецкая и английская версия prEN ISO 18785-2:2020.
- 1970 DIN EN ISO 18785-2:1970
