1. Princípio da soldagem por fricção
I. O Princípio e Classificação da Soldagem por Fricção
(1) O Princípio da Soldagem por Fricção
Soldagem por fricção: É um método de soldagem por pressão que utiliza o calor gerado pelo atrito mútuo no movimento relativo das superfícies de contato das peças de soldagem para obter uma conexão confiável do material.
O processo de soldagem ocorre sob pressão, onde os materiais a serem soldados geram atrito devido ao movimento relativo, fazendo com que a interface e as temperaturas próximas subam e atinjam um estado termoplástico.
À medida que a força de perturbação entra em ação, o filme de óxido da interface é quebrado, o material sofre deformação plástica e fluxo, e uma junta é formada através de reações metalúrgicas de difusão e recristalização do elemento de interface.
O processo de soldagem não adiciona metal de adição, não requer fluxo e não utiliza gás de proteção. Todo o processo de soldagem leva apenas alguns segundos.
O atrito relativo de alta velocidade sob pressão entre as superfícies de junta das duas soldagens produz dois efeitos:
1) Destrói a película de óxido ou outra camada de contaminação da superfície da junta, expondo o metal limpo;
2) Gera calor, formando rapidamente uma camada termoplástica na superfície articular. Sob o subsequente torque de fricção e pressão axial, esses óxidos quebrados e parte da camada plástica são extrudados para fora da superfície da junta para formar rebarbas, e o metal deformado pelo plástico restante constitui o metal de solda. O revolvimento final faz com que o metal de solda seja forjado posteriormente, formando uma junta de soldagem de boa qualidade.
A partir do processo de soldagem, pode-se observar que a junta de soldagem por fricção é formada abaixo do ponto de fusão do metal soldado, portanto, a soldagem por fricção pertence ao método de soldagem no estado sólido.
(2) Classificação da soldagem por fricção:
A soldagem por fricção pode ser classificada em três tipos: rotação da peça, peça estacionária e outros movimentos. Esses três podem ser divididos da seguinte forma:
1. Rotação da peça:
- Soldagem por fricção contínua
- Soldagem por fricção por inércia
2. Peça estacionária:
- Soldagem por fricção radial
- Soldagem por fricção agitada
3. Outros movimentos:
- Superfície de fricção
- Soldagem por fricção linear
- Soldagem por fricção orbital
2. Classificação da Soldagem por Fricção
(1) Soldagem por Fricção Contínua
Este é um tipo comum de soldagem por fricção. Durante o processo de soldagem, a peça de trabalho é continuamente acionada pelo motor do fuso para girar a uma velocidade constante até atingir o tempo de atrito especificado ou a quantidade de deformação por atrito. A peça então para imediatamente de girar e inicia a soldagem de forja.
- 1. Rotação
- 2. Frenagem
- 3a. Dispositivo giratório
- 3b. Dispositivo não giratório
- 4a. Peça rotativa
- 4b. Peça não rotativa
- 5. Cilindro da peça de trabalho
(2) Soldagem por fricção por inércia
A extremidade rotativa da peça de trabalho é fixada no volante. No início do processo de soldagem, o volante e a extremidade giratória da peça são acelerados até uma determinada velocidade e, em seguida, o volante é desengatado do motor principal.
Ao mesmo tempo, a extremidade móvel da peça avança. Após os contatos da peça de trabalho, ela começa a friccionar o calor. Durante o processo de aquecimento da soldagem por fricção, o volante é freado pelo torque de fricção e a velocidade diminui gradativamente. Quando a velocidade chega a zero, o processo de soldagem termina.
- 1- Rotação
- 2- Corpo inercial ajustável
- 3a- Grampo giratório
- 3b- Grampo não giratório
- 4a- Peça rotativa
- 4b- Peça não rotativa
- 5- Cilindro da peça
(3) Soldagem por fricção radial
Um anel anular com superfície chanfrada é montado na superfície final de um tubo com abertura dividida. Durante a soldagem por fricção, o anel é girado e forças de fricção radiais são aplicadas às duas extremidades do tubo. Quando o atrito termina, a rotação do anel para e a pressão de perturbação é aplicada.
- 1 – Anel Rotativo
- 2 – Tubo a Soldar
- n – Velocidade do Anel
- Pó – Pressão Axial de Forjamento
- P – Pressão Radial
(4) Soldagem por Fricção e Mistura
O princípio de funcionamento da soldagem por fricção e mistura é o seguinte: Uma agulha de agitação de um determinado formato feita de material duro resistente a altas temperaturas é girada e inserida profundamente na borda de dois materiais a serem soldados.
A cabeça agitadora ajusta a rotação, gerando uma grande quantidade de calor de fricção nas bordas das duas soldagens, formando assim uma zona de amolecimento metal-plástico na conexão.
Esta zona de amolecimento plástico é agitada e comprimida sob a ação da cabeça agitadora e flui para trás ao longo da costura de solda com a rotação da cabeça agitadora, formando um fluxo de metal plástico. No processo de resfriamento, após a cabeça agitadora sair, ela é comprimida para formar uma junta de soldagem em fase sólida.
(5) Superfície de Fricção
A haste metálica de superfície gira em alta velocidade e aplica pressão de fricção ao metal original. Devido ao grande volume do material original, boa condução de calor e rápida velocidade de resfriamento, a superfície de atrito se move da interface entre o metal superficial e o material original para o lado metálico superficial.
Ao mesmo tempo, o metal de superfície solidifica e faz a transição para o metal original para formar uma solda de superfície. Quando o material base gira ou se move em relação à haste metálica de superfície, uma costura de solda de superfície é formada no material original.
- 1- Haste metálica de superfície
- 2- Peça Superfície
- 3- Costura de solda de superfície
(6) Soldagem por Fricção Linear
Uma das duas peças a serem soldadas é fixa e a outra se move para frente e para trás a uma certa velocidade, ou as duas peças se movem uma em relação à outra. Sob a ação da pressão, a interface das duas peças gera calor devido ao atrito, conseguindo assim a soldagem.
(7) Soldagem por fricção orbital
A soldagem por fricção orbital é um método de soldagem recentemente desenvolvido, usado principalmente para soldar peças de seção transversal não circular.
Para soldagem por fricção orbital em linha reta, a peça se desloca ao longo de uma trilha em linha reta, com certa amplitude e frequência garantindo que a velocidade de vibração atinja o valor necessário, fazendo com que a superfície de soldagem faça atrito vibracional repetitivo relativo.
Para soldagem por fricção orbital circular, cada ponto de massa da peça se move com o mesmo raio e velocidade, movendo-se ao longo da órbita circular para fazer com que a superfície de soldagem faça movimento de fricção relativo. Depois que a junta é aquecida até a temperatura de soldagem, o movimento de fricção da peça é interrompido e o recalque é realizado.
