Hay muchos tipos de métodos de soldadura por fricción que pueden optimizar su proceso de fabricación. En este artículo, revisaremos varios tipos diferentes. Entender estos diferentes tipos le ayudará a decidir cuál puede aumentar la precisión y reducir el coste total y el tiempo de ciclo para su aplicación.

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¿Qué es la soldadura por fricción?

Antes de desglosar los diferentes tipos, definamos el proceso de soldadura de estado sólido conocido como soldadura por fricción. La soldadura en estado sólido se refiere a los procesos de soldadura que no utilizan calor externo. En su lugar, se aplica una presión externa a un estado sólido para formar la soldadura. En la soldadura por fricción, las piezas a unir giran una respecto a la otra. Este movimiento crea fricción, que calienta los materiales en las superficies de contacto. Se aplica una fuerza de alta presión hasta que se completa el ciclo de soldadura. La soldadura por fricción puede utilizarse para unir una variedad de barras y tubos metálicos (como el acero y el aluminio) de más de 100 mm de diámetro.

Cómo funciona la soldadura por fricción

La soldadura por fricción funciona siguiendo los fundamentos de la fricción. El proceso utiliza la fricción para crear un calor de formación de plástico en la interfaz de la soldadura. Por ejemplo, el calor por fricción que se crea en el acero suele ser de unos 900-1300 grados centígrados. Una vez alcanzada la temperatura adecuada, se aplica una fuerza de presión externa cada vez mayor hasta que las piezas forman una unión soldada permanente.

Aunque existen varios tipos de soldadura por fricción, todos siguen un principio de funcionamiento común. En primer lugar, una pieza de trabajo se coloca en un mandril accionado por un rotor, mientras que la otra se mantiene fija. El rotor permite que la pieza montada gire a gran velocidad. Se aplica una fuerza de presión a la pieza estacionaria, poniéndola en contacto con la pieza giratoria. Cuando las piezas de trabajo se tocan, se crea una gran fuerza de fricción que genera un calor importante en las superficies en contacto hasta que los dos materiales se ablandan, lo que también se conoce como plastificación. Una vez que los materiales alcanzan un estado de plastificación, se aplica una mayor presión de forja a la pieza estática, forzando a los dos materiales a fundirse. Una vez que las piezas se funden y la interfaz comienza a enfriarse, el rotor se detiene una vez que la temperatura se reduce y los materiales vuelven a consolidarse. La presión de forjado se mantiene durante unos segundos y luego se libera, momento en el que se completa la soldadura.

5 Tipos de soldadura por fricción

Soldadura por fricción por inercia

¿Qué es la soldadura por fricción por inercia? La soldadura por fricción por inercia cuenta con volantes de diferentes tamaños que se fijan al mandril y al eje del husillo. Un motor está conectado al eje del husillo para hacer girar la pieza. Al comienzo del ciclo de soldadura, el motor se conecta al eje del husillo y hace girar la pieza a la velocidad de rotación deseada. Una vez alcanzada la velocidad deseada, el motor se desconecta del eje del husillo. Basándose en el peso de la pieza, el eje del husillo, el mandril y los volantes, se crea una inercia de rotación por los componentes que giran libremente. En este punto tiene lugar el proceso de soldadura por fricción descrito anteriormente, utilizando la inercia rotacional para crear calor por fricción cuando las piezas se juntan.. Aprenda por qué debe combinar la soldadura por inercia con el mecanizado CNC.

Soldadura por fricción de accionamiento directo

En este proceso, el motor de accionamiento del husillo está permanentemente unido al eje del mismo. El motor sigue accionando la pieza giratoria mientras las dos piezas se juntan, creando así el calor por fricción. Basándose en un programa CNC definido, el husillo se ralentiza continuamente a medida que tiene lugar el proceso de soldadura, deteniendo el husillo en un punto predeterminado. Este tipo de soldadura por fricción es beneficioso cuando se desea una orientación específica entre los componentes soldados.

Soldadura por fricción lineal

Este proceso es similar a la soldadura por fricción por inercia; sin embargo, el mandril móvil no gira. En su lugar, oscila en un movimiento lateral. Las dos piezas se mantienen bajo presión durante todo el proceso. Este proceso requiere que las piezas tengan una gran resistencia al cizallamiento e implica una maquinaria más complicada que la soldadura por inercia. Una de las ventajas de este método es que ofrece la posibilidad de unir piezas de cualquier forma (en lugar de sólo interfaces circulares).

Soldadura por fricción (FSW)

FSW es un proceso de unión en estado sólido que utiliza una herramienta no consumible para unir dos piezas enfrentadas. El calor se genera por la fricción entre la herramienta giratoria y el material de la pieza de trabajo, lo que conduce a una región ablandada en la interfaz. Mientras la herramienta se desplaza a lo largo de la línea de unión, entremezcla mecánicamente el material reblandecido de las dos piezas de metal y forja la interfaz de soldadura mediante la presión mecánica aplicada por la herramienta. La FSW se utiliza en aplicaciones modernas de construcción naval, ferroviaria y aeroespacial.

Soldadura por fricción orbital

La soldadura por fricción orbital es similar a la soldadura por fricción rotativa, pero ambas piezas soldadas giran en la misma dirección y a la misma velocidad, pero sus ejes están desplazados hasta 1/8″. A medida que el ciclo de soldadura se completa y la rotación se ralentiza, las piezas vuelven al mismo eje, y la presión de forjado se mantiene mientras los materiales se vuelven a consolidar.

Aplicaciones

La soldadura por fricción puede utilizarse para construir mejores rodillos, tubos y ejes industriales. El proceso se utiliza a menudo para fabricar estos subconjuntos para impresoras industriales, equipos de manipulación de materiales, así como aplicaciones de automoción, aeroespaciales, marinas y petroleras. Otros ejemplos de componentes son los engranajes, los tubos de los ejes, las líneas de transmisión, las válvulas, los vástagos de los pistones hidráulicos, los casquillos de los rodillos de los camiones, los ejes de las bombas, las brocas, las varillas de conexión, etc.

Beneficios

La soldadura por fricción es un proceso respetuoso con el medio ambiente que no genera humo ni libera otras toxinas nocivas a la atmósfera. Además, ofrece un gran control sobre la zona afectada por el calor, lo que reduce los cambios en las propiedades del material. Tampoco requiere metal de aportación (lo que ahorra costes de materia prima). Por último, la soldadura por fricción ofrece una automatización sencilla, velocidades rápidas, soldaduras eficaces y la posibilidad de combinar una gran variedad de metales.

¿Está listo para empezar a soldar por fricción?

Si la soldadura por fricción le parece que puede beneficiar a su aplicación, póngase en contacto con nosotros. Durante nuestra conversación podemos discutir qué tipo de soldadura por fricción podría ser su mejor opción y si somos el proveedor más adecuado para soldar por inercia sus subconjuntos.