Определением преимуществ и недостатков нового способа сварки по сравнению с известными способами занимались авторы работ [41 – 44].
В работе [41] исследовали тепловложение при СТП и способе MIG при сварке пластин из алюминиевого сплава 6N01 – Т5 толщиной 4 мм. Установлено, что при скорости сварки 500 мм/мин тепловложение при СТП и MIG равно соответственно 190 и 390 Дж/мм. Rockwell Scientific (США) сообщает, что уровни выделений Cr, Cu, Mn, Cr+6 при СТП сталей значительно ниже (<0,03, <0,03, <0,02 и <0,01 мг/мм3 соответственно), чем измеренные при GTAW (0,25, 0,11, 1,88 и 0,02 мг/мм3 соответственно) [7]. Авторы [42] проводили сравнение затрат на производство при использовании СТП и MIG. Приводятся данные, что с увеличением объемов производства сварка трением с перемешиванием становится предпочтительнее, наиболее высокими при СТП являются начальные капиталовложения.
Сравнение точечной сварки трением со сваркой сопротивлением показало, что первая обеспечивает более высокий уровень механических свойств [27, 45].
Таким образом, основными преимуществами сварки трением с перемешиванием являются следующие [44, 46 – 51]:
– в зоне сварки лучше сохраняются свойства основного металла по сравнению со способами сварки плавлением (при использовании послесварочной термообработки алюминиевого сплава серии 6000 прочность достигает 90 – 100% прочности основного металла);
– соединения имеют меньший уровень остаточных напряжений и деформаций;
– отсутствие присадочного материала и защитного газа;
– меньшие затраты денежных средств при больших объемах производства;
– возможность автоматизации процесса;
– отсутствие вредных испарений и ультрафиолетового излучения в процессе сварки;
– возможность получения соединений во всех пространственных положениях;
– не требуется придание специального профиля кромкам;
– возможность получения бездефектных швов на сплавах, при сварке плавлением которых сложно получить качественное соединение;
– не требуется удаление поверхностных оксидов перед сваркой, а также шлака и брызг после сварки;
– возможность увеличения скорости сварки без ухудшения свойств;
– благодаря относительной простоте оборудования достигается высокая эффективность использования энергии (для однопроходной сварки алюминиевого сплава толщиной 12,5 мм требуется около 3 кВт энергии).
С помощью СТП можно получить крупные панели, состоящие из многочисленных небольших профилей, которые практически невозможно или экономически нецелесообразно прессовать или отливать; легковесные прессованные панели могут быть соединены между собой без деформации для получения более крупных конструкций судов, железнодорожных платформ или тяжелых грузовиков; сборка стыков не требует очень точной подгонки кромок, так для листов толщиной 1,6 мм зазор может быть до 0,2мм, для плит толщиной 12,7 мм – до 1,25 мм.
Таблица 1 – Сравнение затрат на производство при использовании СТП и GMAW [44]
Категория | СТП | MIG |
Время сварки, мин
Время на установление и закрепление в сборочном приспособлении, мин Удаление оксидной пленки, мин Защита сварщиков, мин Общее время подготовки к сварке, мин Скорость сварки, мм/мин Капиталовложения, $ Длина шва, мм Постоянные почасовые затраты, $ арендная плата амортизация (4 года) Переменные почасовые затраты, $ стоимость рабочей силы затраты на энергию Затраты на сварку, $ присадочный материал защитные газы Суммарные затраты/время, $/ч Длина шва/время, м/ч Затраты/Длина шва, $/м |
2:25
8:05
0:00 0:00 12:55 2000 400,00 2000
13 52
30 1
96 11,40 8,38 |
7:22
3:11
6:14 2:00 24:00 750 200,00 2000
13 26
30 3
2 2 76 5,47 13,81 |
К недостаткам способа сварки трением с перемешиванием можно отнести следующие [7, 49]:
– необходимость мощных подкладок, на которых должны надежно закреплять свариваемые заготовки;
– образование в конце шва отверстия, равного размеру штыря, которое необходимо заполнять с помощью других методов, таких как вварка трением специальных пробок;
– применение вводных и выводных планок для получения протяжных швов на всю длину заготовок;
– ограничения в применении способа в портативном варианте из-за необходимости закрепления заготовок на подкладке;
– более низкий уровень скорости по сравнению с механизированной дуговой сваркой для некоторых марок сталей;
– отсутствие стандартов на данный способ сварки и проинформированной рабочей силы.