Soldadura por Fricção: Processo, Tipos e Vantagens

Soldadura por fricção, como o nome indica, usa fricção para soldar juntas. Não há calor externo que é aplicado no processo de união.

Hence, a soldadura por fricção não é um processo de soldadura por fusão mas sim um processo de soldadura de estado sólido onde a junta resultante é frequentemente tão forte como o metal de base. Esta técnica de soldagem é empregada em várias indústrias para unir peças.

Vamos entrar nos detalhes de como esta técnica funciona e seus benefícios.

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Se esfregarem as palmas das mãos umas nas outras, vão observar que as palmas das mãos vão ficar quentes. À medida que aumenta ainda mais a pressão e a velocidade, começará a sentir-se mais quente.

O mesmo princípio de geração de calor por fricção é usado na soldadura por fricção, onde as peças metálicas são feitas para esfregar umas nas outras a uma velocidade e pressão extremamente altas.

Esta interacção entre as duas superfícies resulta em atrito mecânico. Mesmo que os dois materiais a serem soldados juntos possam parecer lisos a olho nu, existem irregularidades ao nível microscópico. Estas irregularidades são suficientes para gerar fricção entre as suas superfícies.

Quando dois materiais são soldados por fricção, o movimento relativo entre eles e a pressão aplicada sobre eles gera calor nos pontos de contato. Conforme o processo continua, a geração de calor também aumenta, e os dois materiais começam a se tornar viscosos nos pontos de contato.

Ganho, o movimento entre os dois promove a mistura das duas partes nos seus pontos de contacto, criando uma ligação ou uma solda.

Diferentes tipos de soldadura por fricção

Um processo de soldadura que utiliza a fricção como forma de criar a ligação pode ser designado como soldadura por fricção. No entanto, existem fundamentalmente quatro tipos de processos de soldadura por fricção.

Vejamos brevemente cada um deles para compreender as diferenças subtis entre eles.

Soldadura por Fricção Rotária: Dos dois materiais, um é girado sobre a superfície do outro onde a solda é necessária. O processo utiliza a força axial compressiva e as altas velocidades de rotação.

Esta combinação provoca a plastificação dos dois materiais, levando eventualmente a uma ligação entre os dois.

Soldadura por fricção linear: Neste tipo de soldadura por fricção, um dos materiais oscila em relação ao outro a altas velocidades com elevadas forças compressivas num movimento de reciprocidade. O calor resultante gerado nas superfícies provoca a plastificação do metal, e os óxidos ou contaminantes ao nível da superfície são queimados ou expelidos nas laterais.

Soldadura por fricção por fricção: A soldadura por fricção utiliza uma ferramenta especial com um ombro cilíndrico e um pino perfilado para criar soldaduras. O pino conduz ao longo da costura das duas peças até o ombro repousar sobre a costura.

A ferramenta gira então onde o atrito entre o ombro e a costura amolece o metal. O pino perfilado é movido linearmente através da linha da costura agitando o metal macio e criando uma ligação no processo.

Friction Stir Spot welding: A soldadura por pontos de fricção é um dos tipos de soldadura por pontos de fricção com uma grande diferença.

Na soldadura por fricção, a ferramenta é movida ao longo da costura das peças. No entanto, na soldagem por fricção por pontos de fricção, a ferramenta é rodada em um ponto e não movida.

Gira e cria uma solda, e a ferramenta é levantada, criando um furo de saída onde o pino perfilado foi injetado.

A velocidade em que o movimento relativo ocorre e a pressão aplicada sobre as peças depende da magnitude do calor necessário para criar a solda entre as duas partes metálicas. Para o aço, a soldadura por fricção gera em qualquer lugar entre 900 e 1300 Celsius.

Soldadura por inércia: é o mesmo que a soldadura por fricção?

Soldadura por inércia e soldadura por fricção são sinónimos. No entanto, a soldadura por inércia é um tipo de soldadura por fricção.

Para ser mais preciso, a soldadura por inércia é um tipo de soldadura por fricção rotativa. Ela recebe o nome de soldadura por inércia pela forma como a rotação ocorre.

Nesta técnica de união, uma das peças é mantida estacionária enquanto a outra é montada em um fuso. O fuso é feito para girar em alta velocidade para gerar fricção entre as duas superfícies metálicas.

Aqui, a rotação máxima do fuso é fixa e é baseada no tipo de material que suporta e na temperatura que deve atingir para soldar as duas peças juntas.

Até que o fuso atinja as rpm superiores, o accionamento desengata e a peça estacionária é confiada à peça em rotação. A peça continua a rodar sozinha devido à força de inércia resultante da energia cinética.

Quais são as vantagens da soldadura por fricção?

Não todas as técnicas de soldadura garantem os mesmos resultados de junta. Portanto, o tipo de soldadura é escolhido com base nas propriedades conferidas à junta pelo processo de soldadura.

Vamos discutir algumas das vantagens da utilização da soldadura por fricção:

Permite unir metais diferentes: Uma das maiores vantagens da soldadura por fricção é que pode ser usada para unir metais diferentes.

algumas das juntas de fricção bimetálicas comuns são:

• Alumínio ao aço
• Cobre ao alumínio
• Titânio ao cobre
• Liga de níquel ao aço

Como regra geral, cada metal falsificável pode ser soldado por fricção. Isto dá mais liberdade aos engenheiros, pois eles podem criar estruturas bimetálicas graças à soldadura por fricção.

Cobre a juntas de alumínio são normalmente consideradas intransitáveis, mas com a soldadura por fricção, é possível.

Não há aplicação externa de calor ou fluxo: A soldadura por fricção não requer qualquer calor ou fluxo externo, mantendo o processo fácil e menos confuso.

Mínima ou sem defeitos: Uma das vantagens da soldagem de estado sólido é que ela contém o mínimo ou nenhum defeito, quando comparada à soldagem por fusão. Os mesmos efeitos são transportados para a soldadura por fricção.

Muito rápido processo: A soldadura por fricção é considerada um dos métodos de soldadura mais rápidos, com uma velocidade de soldadura até duas ou até 100 vezes superior à das soldaduras por fusão normal.

Não necessita de muita preparação de superfície: Superfícies usinadas, cortadas com serra ou cisalhadas podem ser unidas usando solda por fricção. Entretanto, a presença de lubrificantes ou óleos não é permitida para condições ideais de soldagem.

Soldagem por fricção é um termo guarda-chuva que engloba vários tipos de processos de soldagem. Muitas indústrias dependem da soldagem por fricção para criar juntas que, de outra forma, não poderiam ser realizadas.

É rápida, eficiente e uma das opções mais populares quando se trata de soldagem de estado sólido.