¿Qué es una Soldadura por Fricción?
La soldadura por fricción es una técnica para unir dos materiales diferentes. La herramienta gira a gran velocidad y los materiales se unen mediante calor por fricción y flujo plástico.
No es adecuada para materiales con un punto de reblandecimiento elevado, pero no implica una fusión completa, por lo que el historial térmico puede reducirse.
La soldadura por fricción se caracteriza por una menor deformación térmica en comparación con la soldadura. También se valora por su capacidad para unir materiales. Aunque se trata de una tecnología de unión relativamente nueva, se están resolviendo problemas optimizando la forma de las herramientas de unión.
En los últimos años, la tecnología de soldadura por agitación de fricción ha empezado a utilizarse ampliamente y está llamando la atención por su excelente rendimiento. En el futuro se espera una mayor investigación y desarrollo, y la tecnología se aplica en diversos campos industriales.
Usos de la Soldadura por Fricción
La soldadura por fricción se utiliza principalmente para unir aleaciones de aluminio y otros metales como aleaciones de titanio, aleaciones de magnesio, cobre y zinc.
Los usos específicos incluyen la fabricación de material rodante de aluminio para ferrocarriles, bastidores de automóviles, la industria aeroespacial, estructuras ligeras para barcos, gases y componentes de motores de aviones, puentes y otras estructuras de construcción.
Cuando se unen metales distintos, hay que tener cuidado al impermeabilizar las juntas y seleccionar los metales que se van a combinar, ya que existe el riesgo de corrosión eléctrica debido a la diferencia de potencial inherente. En los últimos años, se han desarrollado técnicas de unión para aceros inoxidables y al carbono con altas temperaturas de reblandecimiento, y han ido evolucionando métodos híbridos como los combinados con soldadura láser YAG.
Principios de la Soldadura por Fricción
En la soldadura por fricción, la herramienta tiene forma cilíndrica y un saliente denominado sonda. La superficie exterior de la sonda está roscada y los distintos materiales se unen a tope en la dirección del grosor de la placa y se presionan contra la herramienta, que gira a gran velocidad. El calor por fricción ablanda ambos materiales y la sonda se presiona, haciendo que los materiales se mezclen y se unan.
La herramienta es de acero para herramientas, ya que se requiere una gran resistencia, resistencia al calor y resistencia al desgaste. Es importante conocer las ventajas e inconvenientes de la soldadura por fricción y considerar cuidadosamente su empleo.
Las ventajas de la soldadura por fricción son la escasa pérdida de resistencia de la unión, la ligera deformación, la posibilidad de unir materiales distintos, la improbabilidad de que se produzcan defectos, la no necesidad de tratamiento previo y la ausencia de técnicas especializadas. Por otro lado, las desventajas son que es probable que se produzcan defectos de unión en la parte posterior, se requiere rigidez para fijar los materiales a unir y no es adecuado para formas de unión complejas.
Más Información sobre la Soldadura por Fricción
Soldadura por Fricción de los Multimateriales
En respuesta a los recientes problemas mundiales de protección del medio ambiente y conservación de los recursos, la industria automovilística está contribuyendo a mejorar la eficiencia del combustible reduciendo el peso de las carrocerías. En muchos casos, la reducción de peso de las carrocerías puede resolverse simplemente sustituyendo los materiales estructurales metálicos convencionales por aleaciones de aluminio, que tienen un peso específico menor, en lugar de acero, que tiene un peso específico mayor, pero esto no es realista debido a la falta de resistencia y a los altos precios.
Por ello, los “multimateriales” se utilizan ampliamente como medio eficaz de crear componentes con características ampliamente superiores mediante el uso de distintos materiales en los lugares adecuados, como el acero para las piezas que requieren resistencia y las aleaciones de aluminio para las demás. Los multimateriales se caracterizan por una elevada proporción de combinaciones de acero y aleaciones de aluminio. Las máquinas de soldadura por fricción se utilizan para unir estos dos metales diferentes.
Existen dos métodos principales de unión: la soldadura, en la que los metales se unen por fusión mediante la aplicación de alta energía térmica, y la soldadura por fricción, en la que los metales se unen por plasticidad sin fusión mediante la aplicación de alta energía mecánica. En el caso de la soldadura, es difícil controlar la fusión y la unión de las aleaciones de acero y aluminio, que tienen puntos de fusión muy diferentes, y la formación de compuestos intermetálicos duros y quebradizos compuestos de hierro y aluminio es otro reto importante.
La soldadura por arco, con su densidad de energía relativamente baja, es difícil de aplicar debido a las gruesas capas de fases intermetálicas que se forman, mientras que la soldadura por láser y haz de electrones, con su alta directividad y densidad, puede utilizarse para diluir las capas, lo que la hace posible, aunque difícil de controlar. Por otro lado, el reto es que la deformación debida al calor es inevitable.