12.4 Sudarea prin frecare

Sudarea prin frecare este un proces solid-state care utilizează căldura generată din frecarea dintre o piesă de prelucrat în mișcare și una staționară pentru a produce sudura. Există două variații majore ale procesului de sudare prin frecare: sudarea cu acționare directă și sudarea cu antrenare inerțială. În sudarea prin frecare cu acționare directă, una dintre piesele acționate de un motor este rotită continuu la o viteză constantă predeterminată, în timp ce cealaltă este împiedicată de la rotație. Căldura este generată pe măsură ce suprafețele de contact se freacă sub presiune. Forța de antrenare a rotației este întreruptă la un moment prestabilit, iar piesa de prelucrat în rotație este oprită fie prin aplicarea unei forțe de frânare, fie prin propria rezistență la rotație. Forța de forjare trebuie menținută sau crescută după ce rotația încetează să producă o sudură solidă. În sudarea prin frecare inerțială, una dintre piese de prelucrat este conectată la un volant, iar cealaltă este împiedicată de la rotație. Energia stocată în volant decelerat de la o viteză prestabilită face ca cele două suprafețe de contact să se frece sub presiune și produc o sudură. Figura 3 prezintă etapele de bază ale unui proces tipic de sudare prin frecare.


Fig. 3 Etapele de bază în sudarea prin frecare

Ca proces de sudare solid-state, sudarea prin frecare nu necesită metale de adaos, flux sau gaz de protecție. Un alt avantaj al sudării prin frecare este că cerința de curățenie a suprafeței nu este la fel de semnificativă ca alte procese de sudare solid-state, deoarece mișcarea de frecare tinde să distrugă și să înlocuiască peliculele de oxizi. Cu aceste avantaje, sudarea prin frecare a găsit aplicații pe scară largă pentru îmbinarea materialelor similare și diferite în industriile auto, aviație și aerospațială, echipamente, electrică, electronică și chimie. Însă, aplicarea sudării convenționale prin frecare rotativă este limitată la îmbinarea componentelor mici cu caracteristică axisimetrică la o productivitate relativ scăzută. O variație a acestei tehnici este sudarea liniară prin frecare, care funcționează pe același principiu ca sudarea convențională prin frecare rotativă, cu excepția faptului că una dintre părțile de sudură oscilează lateral în loc să se rotească. Sudarea liniară prin frecare oferă avantajul îmbinării componentelor cu orice formă în comparație cu cele doar circulare în sudarea convențională prin frecare rotativă. Dar, acest proces poate necesita o forță de forjare extrem de mare, iar piesele care trebuie îmbinate trebuie să posede o rezistență mare la forfecare. Până în prezent, cea mai mare mașină de sudură liniară cu frecare din lume are o capacitate de 100 de tone în ceea ce privește forța de forjare care se poate aplica îmbinării sudate (MOOG 2012). Figura 4 oferă două exemple de îmbinări produse prin sudare liniară prin frecare.


Fig. 4 Exemple de îmbinări realizate prin sudare liniară prin frecare (MOOG 2012)

O preocupare în sudarea prin frecare este că dizolvarea precipitatelor de întărire poate provoca degradarea proprietăților mecanice, deși aceasta poate fi recuperată prin aplicarea unui tratament termic adecvat după sudare. În plus, cerințele strânse de concentricitate, atunci când este necesar, pot fi dificil de îndeplinit, iar flash-ul de sudură poate necesita o operație de finisare suplimentară.