Soldadura por Fricción: La técnica revolucionaria para juntas sólidas y duraderas
La soldadura por fricción, como su nombre indica, utiliza la fricción para soldar juntas. No hay calor externo que se aplica 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 de estado sólido en el que la unión resultante es a menudo tan fuerte como el metal de origen.
¡Descubre la fascinante técnica de soldadura por fricción!
✔️ Que Encontraremos en este Artículo
Soldadura por Fricción: Innovación y resistencia en la unión de metales
La soldadura por fricción es un método innovador que ofrece numerosas ventajas en comparación con otros procesos de soldadura tradicionales.
Este proceso utiliza la fricción generada entre las partes a unir para generar calor, lo que permite la formación de una unión sólida sin necesidad de utilizar calor externo. Veamos en detalle los procesos, tipos y ventajas de la soldadura por fricción.
Si se frotan las palmas unas contra otras, observarán que las palmas se calientan.
A medida que aumente la presión y la velocidad, comenzará a sentirse más caliente.
El mismo principio de generación de calor por fricción se utiliza en la soldadura por fricción, en la que las piezas metálicas se rozan entre sí a una velocidad y presión extremadamente altas.
Esta interacción entre las dos superficies resulta en fricción mecánica.
Aunque los dos materiales a soldar parezcan 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 soldadura por fricción, el movimiento relativo entre sí 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 empezarán a volverse viscosos en los puntos de contacto.
Una vez más, el movimiento entre los dos promueve la mezcla de las dos partes en sus puntos de contacto, creando una unión o una soldadura.
Soldadura por fricción rotativa (FRW):
La soldadura por fricción rotativa es un proceso en el que dos piezas se unen aplicando presión y fricción mediante un movimiento de rotación.
Este proceso es particularmente eficaz para unir materiales tubulares, como tubos de acero o aluminio, y se utiliza en la fabricación de estructuras metálicas, tales como puentes y torres de energía eólica.
Soldadura por fricción lineal (LFW):
La soldadura por fricción lineal, también conocida como FSW (Friction Stir Welding), es un proceso en el que un cilindro o sonda con una herramienta especial se introduce entre las piezas a soldar.
La herramienta gira y se mueve a lo largo de la línea de unión, generando calor y mezclando los materiales en estado plástico. Este proceso es ampliamente utilizado en la industria aeroespacial y automotriz debido a su capacidad para unir materiales de alta resistencia.
Soldadura por fricción en torno
En este video comprenderemos mejor que es la soldadura por fricción:
Soldadura por puntos por fricción:
La soldadura por puntos por fricción es uno de los tipos de soldadura por fricción con una gran diferencia.
En la soldadura por fricción, la herramienta se desplaza a lo largo de la costura de las piezas de trabajo. Sin embargo, en la soldadura por puntos por fricción, la herramienta se gira en un punto y no se mueve.
Gira y crea una soldadura, y la herramienta se levanta, creando un orificio de salida donde se inyectó el pasador perfilado.
La velocidad a la que se produce el movimiento relativo y la presión aplicada a las piezas de trabajo depende de la magnitud del calor necesario para crear la soldadura entre las dos piezas metálicas.
En el caso del acero, la soldadura por fricción genera entre 900 y 1300 grados 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.
En concreto, 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 realiza la rotación.
En esta técnica de unión, una de las piezas se mantiene inmóvil mientras que la otra se monta en un husillo.
El husillo está hecho para girar a alta velocidad para generar fricción entre las dos superficies metálicas.
En este caso, las revoluciones máximas del cabezal son fijas y se basan en el tipo de material que contiene y en la temperatura que debe alcanzar para soldar las dos piezas.
Una vez que el husillo alcanza las rpm superiores, el accionamiento se desconecta y la pieza de trabajo estacionaria es depositada en la pieza de trabajo giratoria.
La pieza de trabajo sigue girando por sí sola debido a la fuerza de inercia resultante de la energía cinética.
Tipos de soldadura por fricción:
Soldadura por fricción convencional: La soldadura por fricción convencional se realiza en estado sólido, sin alcanzar la fusión del material. Este proceso es adecuado para la unión de materiales termoplásticos, donde la temperatura de fusión es baja. Proporciona una unión sólida y homogénea, evitando problemas como la porosidad o la oxidación.
Soldadura por fricción-agitación: La soldadura por fricción-agitación combina la fricción con movimientos de agitación lineal o circular. Este proceso es ideal para materiales que presentan dificultades para mezclarse, como aleaciones de aluminio. Proporciona una unión de alta calidad, eliminando defectos y mejorando la resistencia de la soldadura.
¿Cuáles son las ventajas de la soldadura por fricción?
No todos los métodos de soldar garantizan los mismos resultados de unión. Por lo tanto, el tipo de soldadura se selecciona en función de las propiedades que el proceso de soldadura confiere a la unión.
Analicemos algunas de las ventajas de la soldadura por fricción:
Sin necesidad de calor externo: La soldadura por fricción no requiere una fuente de calor externa, lo que reduce el riesgo de deformación de las piezas y minimiza la aparición de distorsiones.
Alta resistencia: Las juntas resultantes de la soldadura por fricción son extremadamente fuertes y duraderas, con propiedades mecánicas similares a las del metal original.
Menor consumo energético: Al no requerir una fuente de calor externa, la soldadura por fricción consume menos energía en comparación con otros métodos de soldadura.
Aplicación en materiales difíciles de soldar: La soldadura por fricción es especialmente eficaz para unir materiales de alta resistencia, como aleaciones de aluminio, cobre y acero inoxidable.
Eliminación de consumibles: A diferencia de otros procesos de soldadura que utilizan consumibles como electrodos o gases de protección, la soldadura por fricción no requiere el uso de materiales adicionales.
¡Descubre la soldadura por fricción y disfruta de sus numerosas ventajas!
Mínimos o ningún defecto:
Una de las ventajas de la soldadura de estado sólido es que contiene defectos mínimos o nulos en comparación con la soldadura de 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, ya que registra hasta dos veces o incluso 100 veces más rápido que las soldaduras de fusión normales.
No necesita mucha preparación de la superficie: Las superficies mecanizadas, cortadas con sierra o cizalladas se pueden unir mediante soldadura por fricción.
Sin embargo, la presencia de lubricantes o aceites no está permitida en condiciones óptimas de soldadura.
La soldadura por fricción es un término genérico que abarca varios tipos de procesos de soldadura.
Muchas industrias confían en la soldadura por fricción para crear uniones que de otro modo serían insostenibles.
Es rápido, eficiente y una de las opciones más populares cuando se trata de soldadura de estado sólido.
¿Cómo se realiza la soldadura por fricción?
La soldadura por fricción (FRW) es un proceso de soldadura de estado sólido que genera calor a través de la fricción mecánica entre piezas de trabajo en movimiento relativo entre sí, con la adición de una fuerza lateral llamada «molestia» para desplazar y fusionar plásticamente los materiales.
¿Para qué se utiliza la soldadura por fricción?
La soldadura por fricción es en realidad una técnica de forja. Implica la generación de calor con movimiento relativo y alta fuerza.
El resultado es la fricción entre dos materiales, generando calor para suavizarlos y unirlos.
¿Quién inventó la soldadura por fricción?
La soldadura por fricción (FSW) fue inventada en 1991 por Wayne Thomas en The Welding Institute (Cambridge, Reino Unido) y produce soldaduras de muy alta calidad. En FSW, una herramienta rotativa no consumible gira para crear fricción con las piezas estacionarias.
¿Qué es la soldadura por fuerza?
La fuerza de soldadura une el metal entre los electrodos y proporciona continuidad eléctrica, la presión de soldadura requerida y la fuerza de forja, de modo que se pueda generar una soldadura.
¿Se puede soldar la madera?
Buenas noticias: Es posible soldar madera con fricción (video)…. La madera, después de todo, no se derrite.
O tal vez lo haga. Como puede ver en el video de abajo, el uso de la fricción puede causar que dos piezas de madera se fusionen, literalmente soldadas entre sí.
¿Por qué se utiliza la soldadura por fricción?
En la soldadura por fricción (FSW), inventada y patentada por TWI[1,2], se utiliza una herramienta rotativa resistente al desgaste para unir materiales de chapa y chapa como el aluminio, el cobre y el plomo.
En experimentos de laboratorio, el magnesio, el zinc, el titanio y el acero han sido soldados por fricción.
Soldadura por fricción ventajas y desventajas
Entre las ventajas y desventajas de la soldadura por fricción encontraremos:
Ventajas
Puede producir soldaduras de alta calidad en un tiempo de ciclo corto.
No se requiere metal de aportación y no se utiliza fundente.
El proceso es capaz de soldar la mayoría de los metales comunes. También puede utilizarse para unir muchas combinaciones de metales distintos. La soldadura por fricción requiere un aparato relativamente caro, similar a una máquina herramienta.
Equipo fácil de manejar
No requiere mucho tiempo
Bajos niveles de películas de óxido e impurezas superficiales
En comparación con la soldadura a tope por resistencia, crea mejores soldaduras a un coste menor y a mayor velocidad, se requieren niveles más bajos de corriente eléctrica
Pequeña zona afectada por el calor si se compara el proceso con la soldadura por destello convencional.
En comparación con la soldadura a tope por destello, se acorta menos el componente.
No es necesario utilizar gas, metal de aportación ni fundente. No hay escoria que pueda causar imperfecciones en la soldadura.
Desventajas
Proceso limitado a soldaduras a tope angulares y planas.
Sólo se utiliza para piezas pequeñas.
Complicado cuando se utiliza para soldar tubos.
Difícil de eliminar las rebabas cuando se trabaja con acero de alto contenido en carbono.
Requiere una máquina rígida y pesada para crear una alta presión de empuje.
Exelente información. Muy completa, gracias por compartirla!
Como podemos comprobar la calidad de unión por este método de soldadura?