Saldatura per attrito: Processo, tipi e vantaggi

La saldatura per attrito, come dice il nome, usa l’attrito per saldare i giunti. Non c’è calore esterno che viene applicato nel processo di unione.

Quindi, la saldatura per attrito non è un processo di saldatura per fusione ma un processo di saldatura allo stato solido dove il giunto risultante è spesso forte come il metallo di partenza. Questa tecnica di saldatura è impiegata in diverse industrie per unire parti.

Entriamo nei dettagli di come funziona questa tecnica e dei suoi vantaggi.

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Se strofinate i vostri palmi l’uno contro l’altro, noterete che i vostri palmi diventeranno caldi. Aumentando ulteriormente la pressione e la velocità, comincerai a sentire più caldo.

Lo stesso principio di generazione di calore per attrito è usato nella saldatura per attrito, dove le parti metalliche vengono fatte sfregare l’una contro l’altra a velocità e pressione estremamente elevate.

Questa interazione tra le due superfici provoca un attrito meccanico. Anche se i due materiali da saldare insieme possono sembrare lisci a occhio nudo, ci sono irregolarità a livello microscopico. Queste irregolarità sono sufficienti a generare attrito tra le loro superfici.

Quando due materiali sono sottoposti a saldatura per attrito, il movimento relativo tra di loro e la pressione applicata generano calore nei punti di contatto. Man mano che il processo prosegue, anche la generazione di calore aumenta, e i due materiali cominceranno a diventare viscosi nei punti di contatto.

Ancora una volta, il movimento tra i due promuove la miscelazione delle due parti nei loro punti di contatto, creando un legame o una saldatura.

Diversi tipi di saldatura per attrito

Tutti i processi di saldatura che utilizzano l’attrito per creare il legame possono essere definiti come saldatura per attrito. Tuttavia, ci sono fondamentalmente quattro tipi di processi di saldatura per attrito.

Passiamo brevemente in rassegna ognuno di essi per capire le sottili differenze tra loro.

Saldatura per attrito rotante: Dei due materiali, uno viene fatto ruotare sulla superficie dell’altro dove è richiesta la saldatura. Il processo utilizza la forza assiale di compressione e le alte velocità di rotazione.

Questa combinazione causa la plastificazione dei due materiali, portando alla fine a un legame tra i due.

Saldatura per attrito lineare: In questo tipo di saldatura per attrito, uno dei materiali oscilla in relazione all’altro ad alta velocità con elevate forze di compressione in un movimento alternato. Il calore risultante generato sulle superfici provoca la plastificazione del metallo, e gli ossidi o i contaminanti a livello superficiale vengono bruciati o espulsi ai lati.

Saldatura per attrito: La saldatura per attrito utilizza uno strumento speciale con una spalla cilindrica e un perno profilato per creare le saldature. Il perno guida lungo la giuntura dei due pezzi fino a quando la spalla si appoggia sulla giuntura.

L’utensile poi ruota dove l’attrito tra la spalla e la cucitura ammorbidisce il metallo. Il perno profilato viene spostato linearmente attraverso la linea della cucitura mescolando il metallo morbido e creando un legame nel processo.

Saldatura a punti per attrito: La saldatura a punti per attrito è uno dei tipi di saldatura per attrito con una differenza importante.

Nella saldatura per attrito, l’utensile viene spostato lungo la cucitura dei pezzi. Tuttavia, nella saldatura a punti per attrito, l’utensile viene ruotato in un punto e non viene spostato.

Ruota e crea una saldatura, e l’utensile viene sollevato, creando un foro di uscita dove è stato iniettato il perno profilato.

La velocità con cui avviene il movimento relativo e la pressione applicata sui pezzi dipende dall’entità del calore necessario per creare la saldatura tra le due parti metalliche. Per l’acciaio, la saldatura per attrito genera ovunque tra 900 e 1300 Celsius.

Saldatura per inerzia: è la stessa della saldatura per attrito?

Molti usano la saldatura per inerzia e la saldatura per attrito come sinonimi. Tuttavia, la saldatura per inerzia è un tipo di saldatura per attrito.

Per essere precisi, la saldatura per inerzia è un tipo di saldatura per attrito rotante. Prende il nome di saldatura per inerzia dal modo in cui avviene la rotazione.

In questa tecnica di unione, uno dei pezzi è tenuto fermo mentre l’altro è montato su un mandrino. Il mandrino viene fatto ruotare ad alta velocità per generare attrito tra le due superfici metalliche.

Qui, il numero di giri massimo del mandrino è fissato e si basa sul tipo di materiale che contiene e sulla temperatura che deve raggiungere per saldare i due pezzi insieme.

Una volta che il mandrino raggiunge il massimo dei giri, l’azionamento si disinnesta e il pezzo fermo viene affidato al pezzo in rotazione. Il pezzo continua a ruotare da solo a causa della forza d’inerzia risultante dall’energia cinetica.

Quali sono i vantaggi della saldatura per attrito?

Non tutte le tecniche di saldatura garantiscono gli stessi risultati. Quindi, il tipo di saldatura viene scelto in base alle proprietà conferite al giunto dal processo di saldatura.

Discutiamo alcuni dei vantaggi dell’uso della saldatura per attrito:

Consente di unire metalli dissimili: Uno dei principali vantaggi della saldatura per attrito è che può essere usata per unire metalli dissimili.

Alcuni dei comuni giunti a frizione bimetallici sono:

• Alluminio ad acciaio
• Rame ad alluminio
• Titanio a rame
• Lega di nichel ad acciaio

Come regola generale, ogni metallo forgiabile può essere saldato a frizione. Questo dà più libertà agli ingegneri che possono creare strutture bimetalliche grazie alla saldatura per attrito.

Le giunzioni rame-alluminio sono comunemente considerate inguidabili, ma con la saldatura per attrito, è possibile.

Non c’è applicazione esterna di calore o di flusso: La saldatura per attrito non richiede alcun calore o flusso esterno, mantenendo il processo facile e meno disordinato.

Minimo o nessun difetto: Uno dei vantaggi della saldatura a stato solido è che contiene difetti minimi o nulli rispetto alla saldatura per fusione. Gli stessi effetti si ritrovano nella saldatura per attrito.

Processo molto veloce: La saldatura per attrito è considerata uno dei metodi di saldatura più veloci, fino a due o anche 100 volte più veloce delle normali saldature per fusione.

Non ha bisogno di molta preparazione della superficie: Superfici lavorate, tagliate con sega o tranciate possono essere unite con la saldatura per attrito. Tuttavia, la presenza di lubrificanti o oli non è consentita per condizioni di saldatura ottimali.

La saldatura per attrito è un termine ombrello che comprende diversi tipi di processi di saldatura. Molte industrie si affidano alla saldatura per attrito per creare giunti altrimenti non saldabili.

È veloce, efficiente e una delle opzioni più popolari quando si tratta di saldatura a stato solido.