65.2.4 Sudare prin frecare cu amestecare (FSW)

Sudarea prin frecare cu amestecare (FSW) este un proces de sudare în stare solidă și se realizează prin rotirea unei scule neconsumabile care este scufundată în materialul de sudat până când umărul sculei intră în contact cu suprafața superioară a plăcii. Scula este apoi traversată de-a lungul liniei de îmbinare pentru a crea o sudură solidă. Materialul din jurul sculei devine înmuiat și foarte plastifiat din cauza căldurii de frecare generată în timpul procesului și este transportat în jurul sculei, astfel încât să existe o amestecare completă a materialelor din cele două plăci. La sudarea cu penetrare totală, sonda sculei se extinde aproape prin grosimea plăcilor de sudat, dar la penetrarea parțială sonda poate fi mult mai scurtă. Deoarece nu există topire sau resolidificare a materialului, de obicei există o distorsiune redusă introdusă de acest proces de sudare în comparație cu alte procese de sudare. Procesul poate fi folosit pentru a face îmbinări cap la cap și suprapuse în orice orientare. Datorită forțelor mari dezvoltate în timpul procesului, plăcile trebuie strânse rigid în timpul sudării. Un unghi de înclinare a sculei este de obicei utilizat pentru a ajuta la compactarea materialului în spatele sculei FSW. Figura 11 ilustrează procesul și scula de sudare cu frecare prin amestecare (ESAB 2013).

Inițial, sudarea cu frecare prin amestecare a fost utilizată în principal pentru îmbinarea metalelor și aliajelor cu punct de topire scăzut, cum ar fi aliajele de aluminiu, magneziu și cupru. Iar materialul sculei folosit în mod normal este oțel cu conținut ridicat de carbon. Odată cu dezvoltarea de unelte care pot rezista la temperaturi ridicate și stres, cum ar fi unelte din W-Rhenium, nitrură de bor cubic policristalin (PCBN) și ceramică, sudarea prin frecare cu amestecare poate fi acum utilizată pentru îmbinarea materialelor cu temperaturi de topire mai ridicate, inclusiv oțeluri, titan și aliaje pe bază de nichel.

Parametrii procesului de sudare cu frecare prin amestecare includ geometria sculei, viteza de rotație și de traversare a sculei, unghiul de înclinare a sculei și adâncimea de scufundare a știftului. În comparație cu procesele convenționale de sudare cu arc, sudarea prin frecare cu amestecare are următoarele avantaje:

• Distorsiune termică scăzută
• Stabilitate dimensională bună
• Fără pierderi în elementele de aliere
• Proprietăți metalurgice excelente
• Microstructură fină
• Fără fisuri, porozitate și alte defecte de sudare
• Tehnologie de sudare ecologică
• Fără gaz de protecție
• Nu utilizează substanțe chimice pentru curățare
• Fără zgură și fum
• Foarte eficientă energetic

Sudarea prin frecare cu amestecare este ușor de automatizat pentru a suda în orice poziție și a urma trasee complexe de sudare 3D. Sudarea robotică prin frecare cu amestecare este dezvoltată de companii de roboți precum Kawasaki, Fanuc și ABB; companii și institute de cercetare de sudare precum ESAB, TWI, GKSS și CRIQ; și integratori de sistem precum Friction Stir Link, Inc.