Imagine soldar sem chamas, faíscas ou mesmo metal derretido. A soldadura por fricção oferece exatamente isso, utilizando o calor gerado pela fricção para unir materiais sem problemas. Este método, conhecido pela sua eficiência e resistência, está a revolucionar a forma como as indústrias abordam a união de metais. Neste artigo, descubra como funciona a soldadura por fricção, os seus vários tipos e os factores que influenciam o seu sucesso. Prepare-se para explorar um processo que pode mudar o futuro do fabrico.
(1) O princípio da soldadura por fricção
Soldadura por fricção: É um método de soldadura por pressão que utiliza o calor gerado pela fricção mútua no movimento relativo das superfícies de contacto das peças de soldadura para conseguir uma ligação fiável do material.
O processo de soldadura ocorre sob pressão, onde os materiais a soldar geram fricção devido ao movimento relativo, fazendo com que a interface e as temperaturas próximas aumentem e atinjam um estado termoplástico.
À medida que a força de perturbação entra em ação, a película de óxido da interface é quebrada, o material sofre deformação plástica e fluxo, e forma-se uma junta através de reacções metalúrgicas de difusão e recristalização do elemento de interface.
O processo de soldadura não adiciona metal de adição, não necessita de fluxo e não utiliza gás de proteção. Todo o processo de soldadura demora apenas alguns segundos.
O atrito relativo a alta velocidade sob pressão entre as superfícies de junção das duas soldaduras produz dois efeitos:
1) Destrói a película de óxido ou outra camada de contaminação na superfície da junta, expondo o metal limpo;
2) Gera calor, formando rapidamente uma camada termoplástica na superfície da junta. Sob o binário de fricção e a pressão axial subsequentes, estes óxidos estilhaçados e parte da camada de plástico são extrudidos para fora da superfície da junta, formando o flash, e o restante metal deformado por plástico constitui o metal de solda. O revolvimento final faz com que o metal de solda seja submetido a um novo forjamento, formando um metal de solda de boa qualidade junta de soldadura.
A partir do processo de soldadura, pode ver-se que a junta de soldadura por fricção é formada abaixo do ponto de fusão do metal soldado, pelo que a soldadura por fricção pertence ao método de soldadura em estado sólido.
(2) Classificação da soldadura por fricção:
A soldadura por fricção pode ser classificada em três tipos: rotação da peça de trabalho, peça de trabalho estacionária e outros movimentos. Estes três tipos podem ainda ser divididos da seguinte forma:
1. Rotação da peça de trabalho:
2. Peça de trabalho estacionária:
3. Outros movimentos:
Este é um tipo comum de soldadura por fricção. Durante o processo de soldadura, a peça de trabalho é continuamente accionada pelo motor do fuso para rodar a uma velocidade constante até atingir o tempo de fricção especificado ou a quantidade de deformação por fricção. A peça de trabalho pára imediatamente de rodar e inicia a soldadura por forja.
A extremidade rotativa da peça de trabalho é fixada no volante. No início do processo de soldadura, o volante e a extremidade rotativa da peça de trabalho são acelerados até uma determinada velocidade, depois o volante é desengatado do motor principal.
Ao mesmo tempo, a extremidade móvel da peça de trabalho move-se para a frente. Após o contacto com a peça de trabalho, esta começa a aquecer por fricção. Durante o processo de aquecimento da soldadura por fricção, o volante do motor é travado pelo binário de fricção e a velocidade diminui gradualmente. Quando a velocidade chega a zero, o processo de soldadura termina.
Um anel anular com uma superfície biselada é montado na superfície da extremidade de um tubo com uma abertura dividida. Durante a soldadura por fricção, o anel é rodado e são aplicadas forças de fricção radiais nas duas extremidades do tubo. Quando a fricção termina, a rotação do anel pára e é aplicada uma pressão de retorno.
O princípio de funcionamento da soldadura por fricção é o seguinte: Uma agulha de agitação com uma determinada forma, feita de material duro resistente a altas temperaturas, é rodada e inserida profundamente no bordo de dois materiais a soldar.
A cabeça de agitação regula a rotação, gerando uma grande quantidade de calor de fricção nos bordos das duas soldaduras, formando assim uma zona de amolecimento metal-plástico na ligação.
Esta zona de amolecimento plástico é agitada e comprimida sob a ação da cabeça de agitação e flui para trás ao longo da cordão de soldadura com a rotação da cabeça de agitação, formando um fluxo de metal plástico. No processo de arrefecimento, depois de a cabeça de agitação sair, é espremida para formar uma junta de soldadura em fase sólida.
A barra de metal de revestimento roda a alta velocidade e aplica pressão de atrito ao metal de base. Devido ao grande volume do material de base, à boa condução de calor e à rápida velocidade de arrefecimento, a superfície de atrito desloca-se da interface entre o metal de revestimento e o material de base para o lado do metal de revestimento.
Ao mesmo tempo, o metal de revestimento solidifica e transita para o metal de base para formar uma soldadura de revestimento. Quando o material de base roda ou se desloca em relação à barra de metal de revestimento, forma-se um cordão de soldadura de revestimento no material de base.
Uma das duas peças a soldar é fixa e a outra move-se para a frente e para trás a uma determinada velocidade, ou as duas peças movem-se uma em relação à outra. Sob a ação da pressão, a interface das duas peças de trabalho gera calor devido à fricção, obtendo-se assim a soldadura.
A soldadura por fricção orbital é um método de soldadura recentemente desenvolvido, utilizado principalmente para soldar peças de secção transversal não circular.
Para a soldadura por fricção orbital em linha reta, a peça de trabalho desloca-se ao longo de uma pista em linha reta, com uma certa amplitude e frequência que garantem que a velocidade de vibração atinge o valor necessário, fazendo com que a superfície de soldadura fazem fricção vibracional repetitiva relativa.
Para a soldadura por fricção orbital circular, cada ponto de massa da peça de trabalho move-se com o mesmo raio e velocidade, movendo-se ao longo da órbita circular para fazer com que a superfície de soldadura faça fricção de movimento relativo. Depois de a junta ser aquecida até à temperatura de soldaduraO movimento de fricção da peça de trabalho é interrompido e o reviramento é efectuado.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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