Говоря о применении FSW, можно взять любую из ведущих корпораций, связанных с  производством самолётов, ракет, межпланетных станций  и найти многочисленные упоминания о применении FSW и HSC в числе особо перспективных технологий.  

Почему же именно HSC и FSW находят всё более широкое применение в авиакосмической промышленности?

Рис. 1  Первый испытательный полет коммерческого самолёта Eclipse 500, при производстве которого была использована сварка трением с перемешиванием.  Источник http://www.twi.co.uk/content/spswkaug2006.html

Почему мировые концерны авиакосмической промышленности инвестируют в эти технологии??  Только Boeing инвестировал 15 млн. $ в  FSW только для сварки резервуаров ракет-носителей для ракет Delta. Основная причина -  обе технологии повышают производительность в 4...6 раз и широко применяются для обработки практически всех применяемых в авиакосмической промышленности материалов. Где повышение производительности – там экономия денег. 

Возможна сварка двух различных материалов,  не свариваемых никакими другими методами.  

Постановка задачи существенного снижения стоимости, снижения веса и улучшения качества сварочных швов очевидна. Понятно также стремление  автоматизировать процесса и контролировать его параметры, увеличить скорость сварки и  радикального снизить время производственного цикла. Применение сварки трением с перемешиванием даёт возможность решить все эти задачи одновременно. 

К числу особо важных для авиакосмической промышленности преимуществ FSW следует также отнести тот факт, что её применение делает ненужными миллионы заклёпок.  

Газовая дуговая сварка связана с плавлением металлов и возникновением внутри сварочных швов газовых пузырей. Это в свою очередь требует больших затрат на устранение дефектов сварочных швов. Поэтому, например,  корпорация Boeing решила заменить газовую дуговую сварку сваркой трением с перемешиванием, использование которой полностью исключает возникновение внутри шва водородных пузырей.

Рис. 2  Ракетостроение: на одном из предприятий SpaceX:
Резервуар ракеты-носителя Falcon 9 сделан из алюминий- литиевого сплава. Все продольные и круговые швы были сделаны с использованием FSW. При этом полностью исключается формирование водородных пузырей.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:SpaceX_factory_Falcon_9_booster_tank.jpg

Применение FSW исключило необходимость дорогостоящего рентгенографического контроля сварочных швов, так как проверка 8900 метров сварочных швов FSW показала полное отсутствие дефектов.

Ещё более важное сообщение от Boeing: – FSW была успешно применена в 73-х проектах. Обычные методы сварки связаны с применением заклёпок и материалов-наполнителей, что неизбежно связано с увеличением веса летательных аппаратов. Боинг использует миллионы заклепок. Каждый день должно было быть просверлено и заполнено 1.1 миллионов отверстий.  Стоимость каждого отверстия с учётом затрат на разработку конструкции, сверление, заполнение и  контроль составляет от 5$ до 10$ каждое. Экономичность FSW очевидна.

Снижение веса имеет решающее значение в аэрокосмической промышленности.  Сварка трением с перемешиванием решает эту задачу: её реализация  не связана с использованием заклёпок и материалов - наполнителей. Это ещё одна причина всё более широкого применения FSW в авиакосмической промышленности.  

Применение FSW позволило более чем наполовину снизить затраты на сварочные работы при производстве ракет Delta II и IV. Из материалов отчёта фирмы Boeing для TWI следует, что применение FSW при производстве ракет Delta IV и Delta II  позволило сократить их стоимость  на 60% и уменьшить время производственного цикла с 23-х до 6-ти дней.  

Процесс FSW был также применён для сварки внешнего резервуара Шаттла, для Ares I и для стендового образца Orion Crew Vehicle в НАСА, а также для ракет  от Falcon 1 до Falcon 9 в SpaceX.  В авиастроении FSW  был впервые применён в коммерческих целях для Boeing C-17 Globemaster III и Boeing 747 Large Cargo Freighter. Панели перекрытия военного самолёта Аэробус А400М также сварены с применением метода FSW. Список примеров можно продолжать бесконечно.  

Federal Aviation Administration (FAA) на год раньше запланированного срока одобрила применение сварки трением с перемешиванием для сборки самолёта Eclipse 500

FSW сварка стали на оборудовании STIRMATIC

Применение FSW позволило более чем наполовину снизить затраты на сварочные работы при производстве ракет Delta II и IV. Из материалов отчёта фирмы Boeing для TWI следует, что применение FSW при производстве ракет Delta IV и Delta II  позволило сократить их стоимость  на 60% и уменьшить время производственного цикла с 23-х до 6-ти дней.  

Процесс FSW был также применён для сварки внешнего резервуара Шаттла, для Ares I и для стендового образца Orion Crew Vehicle в НАСА, а также для ракет  от Falcon 1 до Falcon 9 в SpaceX.  В авиастроении FSW  был впервые применён в коммерческих целях для Boeing C-17 Globemaster III и Boeing 747 Large Cargo Freighter. Панели перекрытия военного самолёта Аэробус А400М также сварены с применением метода FSW. Список примеров можно продолжать бесконечно.  

Federal Aviation Administration (FAA) на год раньше запланированного срока одобрила применение сварки трением с перемешиванием для сборки самолёта Eclipse 500

В обзоре использованы материалы сайтов:
 
http://eagar.mit.edu/EagarPapers/Eagar184.pdf
http://www.iiwelding.org/TheIIW/Organization/Document/ISO%20Focus%2010-11_E%20-%20SR-NoMeltMiracle2.pdf
http://www.boeing.com/news/frontiers/archive/2004/september/i_tt.html http://en.wikipedia.org/wiki/Friction_stir_welding#Applications]
http://www.twi.co.uk

Из всего созданного человеком корабль содержит наибольшее количество сварных швов. Технологией сварки определяется надёжность корабля и, в немалой степени, его стоимость. Неудивительно, что, также как высокоскоростное резание в первую очередь выгодно и применено для авиакосмической промышленности, FSW в первую очередь выгодна и нашла практическое применение в кораблестроении.

Корпус большого корабля может содержать сварные швы общей длиной до 1000 км. При этом стоимость сварочных операций не должна превышать 7% общей стоимость корабля [1,2].

Super Liner Ogasawara, от Mitsui Engineering and Shipbuilding, Япония изготовлен из алюминиевых блоков, при производстве которых была использована сварка трением с перемешиванием.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Super_Liner_Ogasawara.jpg

Области применения

В современном кораблестроении сварка трением с перемешиванием широко применяется для сварки следующих компонентов:
-         палубных панелей, панелей боковых стенок, переборок и
          междуэтажных перекрытий
-         алюминиевых профилей
-         корпуса и надстройки
-         вертолётных площадок
-         военно-морского  транспортного флота
-         мачт парусных суден
-         рефрижераторных установок  
-         нефтяных платформ

Согласно данным   “Italian Institute of Welding”, Италия, вес избыточного металла при длине шва 100 км составляет 8 тонн (алюминия).

Это означает:
-         обусловленное увеличением веса снижение скорости на море
-         около 70 000 € бесполезных затрат на металл-наполнитель!

Палубы круизного судна 'The World' от Fosen Mek's изготовлены с использованием содержит FSW.  
http://www.twi.co.uk/content/spswkaug2006.html

Алюминиевые сплавы в кораблестроении  

Начиная с 90-х годов 20-го века, сплавы алюминия приобретают всё более широкое применение в современном кораблестроении. Особое значение они имеют там, где успех определяется высокой быстроходностью или уменьшением веса судовой надстройки для более низкого расположения центра тяжести. Различные виды стеклопластика или титановые сплавы рассматриваются как альтернатива алюминиевым сплавам, но они слишком дороги, и производство с  их применением имеет низкую по сравнению с алюминиевыми сплавами производительность.   Сплавы алюминия обладают рядом качеств, которые делают их в высшей степени интересными для разработчиков и производителей высокоскоростных судов высокой мощности, а именно [2]:
 
-         лёгкость
-         высокая сопротивляемость коррозии
-         простота обработки резанием и давлением, простота сварочных
          операций

FSW Сварка алюминия на оборудовании STIRMATIC

Какие материалы и сплавы представляют наибольший интерес для их применения в кораблестроении?
Ответ предельно прост.

Это сплавы, которые гарантируют:
-   наличие на рынке полуфабрикатов – профилей, тонкого листового проката и т.д., имеющих размеры и форму в соответствии с требованиями разработчиков и производителей.
-   простоту реализации всех производственных технологий, особенно сварочных операций
-         высокую сопротивляемость коррозии в морских условиях
-         экономичность  

Перечисленным требованиям наиболее отвечают алюминиево-магниевые сплавы (серия АА5ххх) и алюминиево-магниевые - кремнистые сплавы (серия АА5ххх).    

Применение FSW при подготовке сборочных узлов и при окончательном монтаже корабля позволяет свести затраты труда и времени и другие производственные затраты  к минимуму.

Модульный подход к производству

Сборка катамарана с применением  FSW из сваренных с помощью FSW стандартных блоков  подобна сборке игрушечной лодки. Все сборочные единицы точно подходят друг к другу, изменения конструкции сопровождаются соответствующими изменениями сборочных узлов. Низкий подвод тепла во время сварки сопровождается экстремально низкими остаточными напряжениями, работы по сборке под сварку сведены к минимуму. Экономия времени и денег очевидна.

Носовая часть военного судна “Sea Fighter” класса X-Craft производства Nichols Bros. FSW обеспечивает возможность производства основных сборочных узлов корабля в виде готовых модулей
http://www.twi.co.uk/content/spswkjune07.html

Так как применение FSW создаёт существенные конкурентоспособные преимущества, информация о фактических сбережениях и практических приложениях этой технологии сварки широко не афишируются. 

Однако Midling et. al. 2000 даёт общее представление о преимуществах пользователей сварки трением с перемешиванием, основные из которых перечислены ниже [2,5]: 

-  Возможность промышленного изготовления сборочных узлов высокой степени готовности
-  Высокий уровень повторяемости и воспроизводимости отдельных блоков, обеспечение качества при минимальных отклонениях.
-  Гибкость и функциональные возможности промышленного оборудования дают возможность пользователю разрабатывать новые решения в кратчайшие сроки. -  Изготовленные сборочные узлы проверены и утверждены такими компетентными учреждениями, как DNV, RINA и Germanischer Lloyds.
-   Высочайший уровень прямолинейности панелей обеспечивает простоту сборки и, соответственно, минимум ручной сварки.
 -  Сокращение работ на выравнивание днищ и перекрытий при подготовке их к покрытиям является также источником уменьшения затрат заказчика при использовании панелей FSW.  

Одно из наиболее убедительных преимуществ сварки трением с перемешиванием – сваренные детали готовы к использованию. Затраты на шлифование, полирование, выравнивание исключены. Конструктивные компоненты готовы к сборке сразу после сварки. Однако необходимо отметить, что конструкции, разработанные под MIG – или  TIG сварку -  ручную или полуавтоматическую дуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертного защитного газа, не всегда подходят для применения FSW. Ограничивающим фактором являются относительно высокие силы прижима свариваемых деталей. Иногда необходимо прижимное устройство или изменение конструкции. Однако один раз сконструированное зажимное устройство обеспечивает недостижимый ранее уровень повторяемости [5].

Для решения этой проблемы идеально подходит опыт HAGE Sondermaschinenbau GmbH по разработке и производству автоматического оборудования. Необходимые устройства загрузки, зажима, подачи, разжима и разгрузки деталей конструируются и изготавливаются "под ключ" из одних  рук.

Двустороняя сварка алюминиевых профилей на оборудовании STIRMATIC

Отзывы пользователей FSW  [6]  

Норвежский концерн Hydro Aluminium сообщает, что использование на верфях алюминиевых панелей, сваренных FSW, позволяет на 15% сократить трудовые затраты на производство кораблей. Другая норвежская фирма, Fjellstrand, сообщает, что использование готовых, сваренных по методу FSW панелей позволяет сократить цикл производства корпуса катамарана длиной 60 м от 10-ти до 6-ти месяцев.

Литература: 
 
1. Friction Stir Welding as joining process in the shipbuilding industry. Stefanie MUELLER, Italian Institute of Welding, Genoa, Italy  
2. Aluminium Alloys in third millennium shipbuilding materials, technologies, perspectives. Stefano FERRARIS incantieri Cantieri Navali Italiani S.p.A., Naval Vessel Business Unit, Genoa, ITALY; Luis Mario VOLPONE. Istituto Italiano della Saldatura, Genoa, ITALY  
3. http://www.sapagroup.com
4 http://techcon.ncms.org/Symposium2005/presentations/Track%202/0810%20Florence.pdf
5. http://www.esabna.com/mx/sp/educacion/loader.cfm?csModule=security/getfile&pageid=48732
6. http://www.twi.co.uk/content/spswkjune07.html

FSW w Korablestroenii.pdf