e - wielozakładkowe, f - zakładkowe teowe, g - pachwinowe

• SUTM – strefa odkształcenia termomechanicznego materiału od strony lica,
• jądro zgrzeiny - wyodrębniona warstwa wymieszania materiału w centralnych obszarach połączenia,
• SUTM - strefa odkształcenia plastycznego wokół jądra,
• SWC - strefa wpływu ciepła
• przejście w materiał rodzimy,
• obszar materiału wokół grani.

• Prędkość obrotowa narzędzia [obr/min] ,
• Prędkość zgrzewania [m/min],
• Kąt nachylenia powierzchni wieńca opory opory do powierzchni zgrzewanej blachy [°]
• Siły docisku narzędzia do łączonego materiału [N]

Rys.4. Podstawowe parametry procesu zgrzewania FSW

Istotnym czynnikiem z punktu widzenia technologii jest również kształt oraz wymiary trzpienia oraz wieńca opory które dopiera się w zależności od rodzaju zgrzewanych materiałów oraz ich rodzaju (Rys.5), jednakże istnieją liczne modyfikacje poprawiające znacznie jakość zgrzewania. Przykładowe kształty narzędzi wykonane przez firmę TWI zostały przedstawione w Tabeli 1.

Rys.5 Zdjęcie konwencjonalnego narzędzia

Tabela.1. Wybrane narzędzia firmy TWI
Narzędzie	Cylindryczne	WhorlTM	MX triflute TM	Flaredtriflute TM A	A-skewTM	Re-stir TM
Rysunek poglądowy
Kształt trzpienia	Cylindryczny gwintowany	Stożkowy z gwintem	Nagwintowany stożkowy z trzema rowkami	Trójrowkowy, rowki rozchodzą się na końcu	Nachylony cylindryczny z gwintem	Stożkowy z gwintem
Stosunek objętości trzpienia do cylindrycznej objętość trzpienia	1	0,4	0,3	0,3	1	0,4
Stosunek objętości podczas Obrotu trzpienia do objętości samego trzpienia	1,1	18	2,6	2,6	Zależy od kąta nachylenia trzpienia	1,8
Zmiana kierunków obrotu	Nie	Nie	Nie	Nie	Nie	tak
Zastosowanie	Połączenie doczołowe	Połączenie doczołowe	Połączenie doczołowe	Połączenie zakładkowe	Połączenie zakładkowe	Ogranicza asymetrię własności zgrzeiny

• wklęsłe,
• płaskie,
• wypukłe.

Rys.6. Przykładowe kształty wieńca powierzchni opory

• proces zgrzewania przebiega w stanie stałym; wiąże się z tym kilka istotnych - cech:
  • brak skurczu krzepnięcia metalu, pęknięć gorących, segregacji pierwiastków (lub faz międzymetalicznych), oraz porowatości;
  • struktura zgrzeiny jest zwarta i można zgrzewać elementy w każdym usytuowaniu przestrzennym
• możliwość łączenia materiałów o różnych własnościach
• zdolność zgrzewania bardzo grubych materiałów (powyżej 25 mm)
• proces FSW można łatwo mechanizować i automatyzować; do zgrzewania tą metodą można zaadoptować konwencjonalną frezarkę
• jest to technologia bardzo proekologiczna, oraz bezpieczna dla zdrowia
• bardzo dobre własności mechaniczne otrzymanych połączeń
• proces nie wymaga wcześniejszego przygotowania łączonych powierzchni
• proces FSW jest energooszczędny; w wyniku jego stosowania można obniżyć koszty produkcji o około 30% do 50%

• wymagane sztywne mocowanie zgrzewanych elementów
• wymagane jest stosowanie podpór po przeciwnej stronie narzędzia, a w przypadku zgrzewania profili zamkniętych wystąpić może problem z małą sztywnością elementów
• narzędzie pod wpływem eksploatacji ulega zniszczeniu
• otwory na początku i końcu procesu obniżające własności (wymaga użycia ruchomego trzpienia unoszonego przed końcem procesu podczas gdy kołnierz jest cały czas dociskany)

Artykuł opracował:

Marek Fulara - Koło naukowe "SWC" Politechnika Śląska - Gliwice