Systém FSJ má pri spájaní ľahkých zliatin v porovnaní s bodovým zváraním mnoho výhod. Po prvé, tento systém má nízku počiatočnú investíciu, iba 50 % z typických obstarávacích nákladov na odporové bodové zváranie (RSW), pričom nie je potrebné použitie cirkulačného chladiaceho systému servomotora. Po druhé, FSJ je vysoko energeticky účinné, v porovnaní s odporovým bodovým zvarom vyžaduje iba 5 % energie. A v neposlednom rade pri spájaní materiálov použitím systému FSJ nevzniká dym ani iskrenie.

Táto inovatívna technológia môže významne prispieť k zníženiu nákladov na spájanie ľahkých zliatin v porovnaní s bežnými zváracími systémami, ako je bodové zváranie alebo nitovanie.
V odvetviach, ako sú automobilový alebo železničný priemysel, sú potrebné ľahké materiály. Z konvenčných spojovacích systémov je najrozšírenejší systém odporového bodového zvárania (RSW): dosky, ktoré sa majú zvariť, sa vložia medzi dvojicu valcových elektród vyrobených z medenej zliatiny. Cez ne sa potom aplikuje veľký elektrický prúd (rádovo až desiatky tisíc ampérov) a dosky sa pôsobením prechodového odporu roztavia a spoja.

RSW je veľmi vhodné na zváranie uhlíkových a nerezových ocelí. V prípade zvárania hliníkových zliatin touto metódou sú však známe niektoré problémy:

  • Pre vysokú elektrickú vodivosť vyžadujú hliníkové zliatiny približne trikrát väčší elektrický prúd ako oceľ. Vyššia spotreba elektrickej energie samozrejme má za následok zvýšenie nákladov na zváranie. Okrem toho zvarovňa musí mať patrične dimenzovanú elektrickú prípojku s dostatočne veľkou kapacitou.
  • Elektródy sa vzhľadom na tepelné poškodenie spôsobené veľkým elektrickým prúdom musia často meniť.
  • Sprievodnými javmi tohto typu zvárania sú iskrenie, dym a elektromagnetické rušenie. Majú negatívny vplyv nielen na kvalitu výrobkov, ale aj na životné prostredie.

V poslednom čase niektoré automobilky prijali nové metódy mechanického bodového spájania, napr. nitovanie a lisovanie (self piercing riveting and clinching). Na rozdiel od RSW tieto procesy netavia materiál a spájanie sprevádza veľká plastická deformácia dosiek. Väčšiemu rozšíreniu týchto procesov do výroby však bránia predovšetkým tieto problémy:

  • Nit ako dodatočný materiál priamo zvyšuje náklady na vytvorenie spoja.
  • Nit je oceľová častica zapracovaná do hliníkových platní, čo spôsobuje riziko galvanickej korózie. To tiež vytvára náklady na delenie materiálu, demontáž a recykláciu produktu.
  • Pevnosť spoja je obmedzená, rizikom je jeho oslabenie a uvoľnenie za špecifických podmienok zaťaženia, ako sú vibrácie.

Kawasaki s revolučným trecím bodovým spájaním (FSJ)

Trecie bodové spájanie (FSJ) bolo vyvinuté ako úplne nový, jednoduchý proces, ktorý rieši problémy konvenčných metód bodových spojov hliníkových zliatin.
FSJ sa vykonáva pomocou neopotrebovateľného spojovacieho nástroja, ktorý vyzerá ako obrábací nástroj. Spojovací nástroj má valcovitý tvar a je vyrobený z ocele. Na špičke má malý výstupok – pin. Kolík má tvar skrutky a hrá hlavnú úlohu pri miešaní materiálu.

Konfigurácia a rozmery spojovacieho nástroja, predovšetkým pinu, sú riadne navrhnuté podľa materiálu, hrúbky plechu a požadovanej pevnosti spoja.

Proces FSJ možno rozdeliť na štyri fázy:

  1. Spojovací nástroj sa umiestni tak, že jeho os je kolmá na povrch obrobku. Po umiestnení sa spojovací nástroj začne otáčať.
  2. Spojovací nástroj sa otáča určitou rýchlosťou a pin sa určitou silou zatláča do povrchu obrobku. Materiál sa trením zahrieva a mäkne a pin doň ľahko preniká.
  3. Pôsobením otáčania nástroja a axiálneho tlaku sa pin úplne ponorí do obrobku. Počas tejto fázy sa materiál okolo pinu mieša mechanizmom plastického toku a spájané dosky sa v okolí k pinu metalurgicky zjednocujú.
  4. Spojovací nástroj sa vysunie z obrobku a spojenie je dokončené.

FSJ je jednoduchý proces spájania s otáčaním a axiálnym pohybom spojovacieho nástroja.

Výhody FSJ Kawasaki

Nízka spotreba energie

Pri bežnom procese zvárania hliníkových zliatin sú na zhotovenie dostatočného zvaru v súčasnosti potrebné desiatky tisíc ampérov. Zváraciu pištoľ FSJ poháňajú len dva servomotory: jeden slúži na otáčanie nástroja a druhý na jeho axiálny pohyb. Preto je spotreba elektrickej energie s FSJ v porovnaní s inými procesmi zvárania aj viac ako dvadsaťnásobne nižšia. To prináša značné úspory nákladov.

Jednoduchý systém

FSJ nevyžaduje veľké dodávky elektrickej energie, ktoré sú potrebné na prevádzku bežných zváracích strojov. Okrem toho systém FSJ nepotrebuje niekoľko ďalších zariadení, ktoré sú nevyhnutné v iných systémoch. Vďaka jeho jednoduchosti môžu používatelia FSJ znížiť nielen náklady na zakúpenie zariadenia, ale aj na jeho prevádzku.  Okrem toho FSJ je plne automatický proces (ako jednoduché obrábanie), preto operátor nepotrebuje žiadne špeciálne zručnosti alebo skúsenosti.

Malé deformácie

Jednou z dôležitých vlastností FSJ je vznik malého množstva tepla. V tomto procese sa materiál neroztaví a nadmerné teplo sa zo spájaného produktu rýchlo odstráni do podperného ramena. Preto sú tepelné deformácie pri FSJ oveľa menšie ako pri bežných procesoch.

Dobrá opakovateľnosť

Parametre procesu FSJ, ako sú otáčanie a axiálny pohyb nástroja, presne riadi moderná technológia pomocou riadiaceho modulu robota. To dáva FSJ veľmi dobrú opakovateľnosť kvality aj pevnosti spoja.

Dlhá životnosť nástroja

Ak sa FSJ používa na hliníkové zliatiny, spojovací nástroj sa neopotrebováva. FSJ znižuje náklady a čas na údržbu nástrojov.

Čistá a bezpečná prevádzka

FSJ nevytvára škodlivé emisie, iskry, dym ani elektromagnetické rušenie, ktorým sa pri bežných procesoch nemožno vyhnúť. Produkty aj montážna dielňa sa ľahšie udržiavajú v čistote a pracovníci sú bez rizika zdravotných problémov.

S. D. A., s. r. o.
Ing. Jaroslav Fiľo, konateľ
Jána Bottu 4
974 01 Banská Bystrica
Tel.: +421 48 472 3411
info@s-d-a.sk 
www.s-d-a.sk