Soldadura por fricción

La mayoría de los procesos de soldadura modernos dependen del aporte de calor externo, como una descarga de arco. Pero se puede generar calor directamente en la zona de soldadura debido a la fricción entre las piezas que se conectan.
La energía térmica se puede obtener girando una parte mientras la segunda está estacionaria, o girándola en la dirección opuesta. Además, las piezas deben presionarse simultáneamente entre sí con una fuerza constante o creciente de principio a fin. El proceso finaliza con un recalcado y una parada rápida de la parte giratoria.

En comparación, por ejemplo, con la soldadura a tope eléctrica, el proceso basado en fricción tiene una serie de ventajas operativas:

los costos de energía se reducen considerablemente;
la unión soldada es siempre confiable, ya que depende únicamente de las características termofísicas de los productos a soldar;
no se necesita ninguna preparación especial para la unión a conectar, ya que las incrustaciones, el óxido, la grasa y la grasa se queman o se exprimen en un instante al comienzo del proceso;
la calidad de la conexión no se ve afectada incluso por la violación del paralelismo de las piezas de trabajo hasta ángulos de 6±1 grados;
ausencia de factores negativos en forma de radiación ultravioleta y emisiones de gases nocivos;
Simplicidad de equipos tecnológicos, fácilmente susceptibles de mantenimiento rutinario, mecanización y automatización.

Proceso de soldadura por fricción en un torno.

Varillas de acero para soldar.

En el mandril y el cabezal de la máquina sujetamos una varilla de metal, cuyo diámetro debe ser superior a 3,5 mm, pero inferior a 200 mm. Pueden ser tanto de acero, aluminio, cobre, bronce o distintos metales:

acero y aluminio;
acero y cobre;
aluminio y bronce, etc.

Las combinaciones de materiales pueden ser muy diferentes, incluso aquellas que no se pueden soldar de la forma habitual. No existen restricciones a este respecto para la soldadura por fricción.
En nuestro caso, fijamos la varilla en el cabezal mediante tres pernos atornillados en los orificios del mandril, espaciados uniformemente alrededor de la circunferencia a 120 grados. Con su ayuda, realizamos la alineación con respecto a la varilla sujeta en el mandril apretando o aflojando uno u otro perno.
Llevamos el cabezal hasta el tope de las varillas de un extremo a otro y lo sujetamos o lo sujetamos con la mano para aumentar la fuerza de sujeción durante el proceso de soldadura, que requiere la tecnología de este método de soldadura.
Encendemos la máquina, como resultado de lo cual la varilla sujeta en el mandril de la máquina comienza a girar. En nuestro caso, la varilla fijada en el cabezal está inmóvil, pero en principio puede girar en sentido contrario, lo que reduciría el tiempo del proceso.

Pronto veremos colores deslustrados que comienzan en el punto de contacto de las varillas y se extienden a lo largo de ellas en direcciones opuestas, lo que es un signo directo del rápido calentamiento del metal como resultado de la fricción.

Después de otro breve tiempo, el metal en la zona de contacto brillará intensamente y comenzará a exprimirse en forma de anillo más allá de las dimensiones de las varillas.Este anillo también contendrá rebabas: incrustaciones, grasa sin quemar, inclusiones sólidas no metálicas, etc.
En el momento del brillo más brillante en el punto de contacto, la máquina debe apagarse bruscamente para que el metal de las dos varillas se endurezca. Al mismo tiempo, si el cabezal no está asegurado, es necesario aumentar gradualmente la presión sobre él para compensar el volumen de metal desplazado en la zona de contacto y obtener una conexión más fuerte y de mayor calidad.

Después de esperar hasta que deje de brillar (y esto es una señal de que el metal se ha endurecido por completo), puede aflojar los pernos de sujeción y quitar el cabezal. Ahora solo queda comprobar la calidad de la soldadura por fricción.
Para hacer esto, encienda la máquina nuevamente y detecte un ligero descentramiento de la varilla soldada, consecuencia de una alineación incorrecta durante la instalación al principio. Este defecto se puede eliminar girando y retirando la rebaba extruida en el área de contacto.

Una penetración más profunda del metal muestra que no se ven marcas en la zona de soldadura de las dos varillas. Parece que este no es el punto de contacto entre dos varillas, sino el cuerpo de una de ellas.

Realizamos el siguiente control de calidad de la soldadura por fricción. Sujetamos las varillas conectadas de esta manera en un tornillo de banco y usamos un disco de amoladora para crear un "estante" en la zona de contacto, y nuevamente estamos convencidos de la homogeneidad del metal, lo que también indica la calidad de la soldadura.

Conexión de perno

La soldadura por fricción se puede utilizar para unir cabezas y pernos producidos en masa. El proceso no se diferencia del proceso con varillas: un perno se fija en el mandril de la máquina y el otro en el cabezal.

Con la ayuda de este último, los pernos se ponen en contacto con las cabezas y se pone en marcha la máquina. También es necesario aumentar la fuerza de sujeción y captar el momento de soldadura para apagar el accionamiento a tiempo.

La soldadura por fricción se puede utilizar para unir materiales de difícil o imposible soldadura con otros tipos: acero y aluminio, aceros austeníticos y perlíticos. También se puede utilizar para unir fácilmente piezas de plástico.

Los cálculos y la práctica con la unión por fricción demuestran que este método es más adecuado para piezas cuyo diámetro se encuentra en el rango de 6 a 100 mm. Soldar varillas con un diámetro superior a 200 mm no es económicamente rentable, ya que el proceso requerirá más potencia (0,5 mil kW) y fuerza axial (3 × 106 N). Con este método, no será posible conectar varillas con un diámetro inferior a 3,5 mm debido a la necesidad de proporcionar altas velocidades (200 rpm) y la dificultad de determinar cuándo apagar el accionamiento.