Co to jest przetwarzanie z mieszaniem ciernym?

Przetwarzanie z mieszaniem tarciowym to technika metalurgiczna, która łączy metale poprzez zwiększone tarcie bez ich topienia. Metoda przetwarzania z mieszaniem tarciowym rozpoczyna się od umieszczenia narzędzia przez kawałek metalu. Następnie narzędzie szybko przesuwa metal, zwiększając ciepło i tarcie, aż do momentu połączenia się oddzielnych kawałków metalu w maszynie. Zwykle nie powoduje to żadnej zmiany fazy, która jest zwykle potrzebna do łączenia metali. Wraz z mniejszym zużyciem energii poprawia to również mikrotwardość metalu oraz jego wytrzymałość na rozciąganie i zmęczenie.

Aby rozpocząć przetwarzanie z mieszaniem tarciowym, kilka kawałków metalu umieszcza się w mieszalniku. Główny kawałek metalu, ten, który łączą inne metale, ma przebijający go pręt. Pręt ten jest metalowy, ale nie jest wchłaniany podczas obróbki, ponieważ ma tylko zwiększyć tarcie i wspomóc obróbkę.

Pręt zaczyna wtedy działać, przesuwając główny kawałek metalu. Ruchy stają się bardziej intensywne w miarę upływu czasu, powodując narastanie tarcia między wszystkimi różnymi kawałkami metalu. Gdy w wyniku przetwarzania z mieszaniem tarciowym powstaje wystarczające tarcie, wszystkie metale łączą się w jeden.

Chociaż istnieje wiele sposobów łączenia kawałków metalu, przetwarzanie tarcia z mieszaniem różni się od większości, ponieważ nie ma zmiany fazy podczas procesu łączenia. Metal zwykle musi zostać przetopiony lub przemieniony ze stałego w płynny. W procesie tarcia intensywne tarcie ma wystarczającą siłę, aby spowodować połączenie metali, chociaż wszystkie pozostają stałe podczas procesu.

Istnieje wiele korzyści związanych z przetwarzaniem z mieszaniem tarciowym. Jedną z takich korzyści jest oszczędność energii. Kiedy metal musi zostać przetopiony, wymaga to ogromnej ilości ciepła, co wymaga dużej ilości energii i wielu specjalistycznych narzędzi wykonanych do utrzymywania niesamowicie gorącego stopionego metalu. Jest to kosztowne i może być bardzo niebezpieczne, jeśli którykolwiek ze stopionych metali ucieknie i pracownicy będą na niego narażeni.

Inną korzyścią płynącą z tego procesu jest to, że sam metal jest często ulepszany znacznie bardziej niż w przypadku innych operacji metalurgicznych. Na przykład mikrotwardość, wytrzymałość zmęczeniowa i wytrzymałość na rozciąganie zwykle podwajają się lub trzykrotnie, w zależności od używanych i łączonych metali. Zastosowanie wysokiej temperatury może również zmiękczyć metal po obróbce, co może stanowić problem, jeśli do budowy, testów laboratoryjnych lub w jakimkolwiek innym celu potrzebny jest wyjątkowo twardy metal.