Soldadura por fricción: Proceso, Tipos y Ventajas

La soldadura por fricción, como su nombre indica, utiliza la fricción para soldar las juntas. No se aplica calor externo en el proceso de unión.

Por lo tanto, la soldadura por fricción no es un proceso de soldadura por fusión, sino un proceso de soldadura en estado sólido en el que la unión resultante suele ser tan fuerte como el metal base. Esta técnica de soldadura se emplea en varias industrias para unir piezas.

Entremos en los detalles de cómo funciona esta técnica y sus ventajas.

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Si frota las palmas de las manos una contra otra, observará que éstas se calientan. A medida que aumente la presión y la velocidad, empezará a sentir más calor.

El mismo principio de generación de calor por fricción se utiliza en la soldadura por fricción, en la que se hace que las piezas metálicas se froten entre sí a una velocidad y presión extremadamente altas.

Esta interacción entre las dos superficies da lugar a una fricción mecánica. Aunque los dos materiales a soldar puedan parecer lisos a simple vista, existen irregularidades a nivel microscópico. Estas irregularidades son suficientes para generar fricción entre sus superficies.

Cuando dos materiales se someten a una soldadura por fricción, el movimiento relativo entre ellos y la presión aplicada a los mismos genera calor en los puntos de contacto. A medida que el proceso continúa, la generación de calor también aumenta, y los dos materiales comenzarán a volverse viscosos en los puntos de contacto.

Además, el movimiento entre ambos promueve la mezcla de las dos partes en sus puntos de contacto, creando una unión o soldadura.

Diferentes tipos de soldadura por fricción

Cualquier proceso de soldadura que utilice la fricción como forma de crear la unión puede denominarse soldadura por fricción. Sin embargo, existen cuatro tipos de procesos de soldadura por fricción fundamentalmente.

Vamos a repasar brevemente cada uno de ellos para entender las sutiles diferencias entre ellos.

Soldadura por fricción rotativa: De los dos materiales, uno se hace girar sobre la superficie del otro donde se requiere la soldadura. El proceso utiliza la fuerza axial de compresión y las altas velocidades de rotación.

Esta combinación provoca la plastificación de los dos materiales, dando lugar finalmente a una unión entre ambos.

Soldadura por fricción lineal: En este tipo de soldadura por fricción, uno de los materiales oscila en relación con el otro a altas velocidades con altas fuerzas de compresión en un movimiento recíproco. El calor resultante generado en las superficies hace que el metal se plastifique, y los óxidos o contaminantes superficiales se queman o se expulsan por los lados.

Soldadura por fricción: La soldadura por fricción utiliza una herramienta especial con un hombro cilíndrico y un pasador perfilado para crear soldaduras. El pasador se desplaza a lo largo de la costura de las dos piezas hasta que el hombro se apoya en la costura.

La herramienta gira entonces hasta que la fricción entre el hombro y la costura ablanda el metal. El pasador perfilado se mueve linealmente a través de la línea de la costura agitando el metal blando y creando una unión en el proceso.

Soldadura por puntos por fricción: La soldadura por puntos por agitación de fricción es uno de los tipos de soldadura por agitación de fricción con una diferencia importante.

En la soldadura por agitación de fricción, la herramienta se mueve a lo largo de la costura de las piezas de trabajo. Sin embargo, en la soldadura por fricción-agitación por puntos, la herramienta gira en un punto y no se mueve.

Se hace girar y se crea una soldadura, y la herramienta se levanta, creando un orificio de salida en el lugar donde se inyectó el perno perfilado.

La velocidad a la que se produce el movimiento relativo y la presión aplicada sobre las piezas depende de la magnitud del calor necesario para crear la soldadura entre las dos partes metálicas. En el caso del acero, la soldadura por fricción genera entre 900 y 1300 Celsius.

Soldadura por inercia: ¿es lo mismo que la soldadura por fricción?

Muchos utilizan la soldadura por inercia y la soldadura por fricción como sinónimos. Sin embargo, la soldadura por inercia es un tipo de soldadura por fricción.

Para ser precisos, la soldadura por inercia es un tipo de soldadura por fricción rotativa. Recibe el nombre de soldadura por inercia por la forma en que se produce la rotación.

En esta técnica de unión, una de las piezas se mantiene inmóvil mientras la otra se monta en un husillo. El husillo se hace girar a gran velocidad para generar fricción entre las dos superficies metálicas.

Aquí, las revoluciones máximas del husillo se fijan y se basan en el tipo de material que lleva y en la temperatura que debe alcanzar para soldar las dos piezas.

Una vez que el husillo alcanza el máximo de revoluciones, el accionamiento se desacopla y la pieza estacionaria se confía a la pieza giratoria. La pieza sigue girando por sí sola debido a la fuerza de inercia resultante de la energía cinética.

¿Cuáles son las ventajas de la soldadura por fricción?

No todas las técnicas de soldadura aseguran los mismos resultados de unión. De ahí que el tipo de soldadura se elija en función de las propiedades que el proceso de soldadura confiere a la unión.

Discutiremos algunas de las ventajas de utilizar la soldadura por fricción:

Permite unir metales distintos: Una de las principales ventajas de la soldadura por fricción es que puede utilizarse para unir metales distintos.

Algunas de las uniones bimetálicas por fricción más comunes son:

• Aluminio con acero
• Cobre con aluminio
• Titanio con cobre
• Aleación de níquel con acero

Como regla general, todo metal forjable puede ser soldado por fricción. Esto da más libertad a los ingenieros, ya que pueden crear estructuras bimetálicas gracias a la soldadura por fricción.

Las uniones de cobre con aluminio se consideran comúnmente inviables, pero con la soldadura por fricción, es posible.

No hay aplicación externa de calor o fundente: La soldadura por fricción no requiere ningún calor o fundente externo, lo que hace que el proceso sea fácil y menos sucio.

Mínimos o nulos defectos: Una de las ventajas de la soldadura en estado sólido es que contiene un mínimo o ningún defecto en comparación con la soldadura por fusión. Los mismos efectos se trasladan a la soldadura por fricción.

Proceso muy rápido: La soldadura por fricción se considera uno de los métodos de soldadura más rápidos, llegando a ser dos o incluso 100 veces más rápida que las soldaduras por fusión normales.

No necesita mucha preparación de la superficie: Las superficies mecanizadas, cortadas con sierra o cizalladas pueden unirse mediante soldadura por fricción. Sin embargo, no se permite la presencia de lubricantes o aceites para obtener unas condiciones de soldadura óptimas.

La soldadura por fricción es un término general que engloba varios tipos de procesos de soldadura. Muchas industrias confían en la soldadura por fricción para crear uniones que de otro modo serían imposibles de soldar.

Es rápida, eficiente y una de las opciones más populares cuando se trata de soldadura en estado sólido.