Soldadura por fricción | Todo lo que necesitas saber de la soldadura del futuro

El método de soldadura por fricción, se considera la soldadura del futuro. Por esta razón, es importante tener conocimientos acerca de los aspectos esenciales que la conforman.

Si buscas información sobre este tipo de soldadura, en este contenido encontrarás todo lo que necesitas saber. Hablaremos sobre sus tipos, principales aplicaciones, herramientas y se mencionaran las ventajas y desventajas.

Qué encontrarás en esta guía:

  1. ¿Qué es la soldadura por fricción?
  2. Tipos de soldadura por fricción
  3. Aplicaciones de la soldadura por fricción
  4. Herramientas necesarias para la soldadura de fricción
  5. Los mejores vídeos de soldadura por fricción
  6. Soldadura por fricción | Ventajas y desventajas
  7. Conclusión

¿Qué es la soldadura por fricción?

La soldadura por fricción es otro de los métodos de soldadura más utilizados, se encuentra entre los tipos de soldadura de estado sólido. Esta se caracteriza por hacer uso de la fricción que generan dos piezas al unirse, por medio del roce o frotamiento.

Los metales a utilizar pueden ser diferentes o iguales, siendo una de las cosas que hacen que destaque ante otros tipos de soldadura. Además, la soldadura por fricción aprovecha el calor del contacto de los materiales para de esta forma completar los ciclos de soldadura. Se pueden realizar dos métodos de soldadura de fricción, ya sean en titanio o aluminio.

El proceso de la soldadura de fricción

Se considera el proceso de soldadura por fricción, como una fase de penetración sólida que no utiliza calor externo. Consiste en la unión de dos piezas de metal, las cuales tienen contacto por medio de la frotación y donde una de las piezas ejerce presión sobre la otra, formando en este caso la fricción la cual se  caracteriza por oponerse al deslizamiento.

Esto hace que las piezas generen cierta cantidad de calor, para lograr llevar las piezas a la temperatura necesaria para elaborar la soldadura. Cuando esto sucede se debe detener el movimiento para que se produzca la unión por medio de penetración granular, es decir, la fusión formando una sola pieza. Este proceso se divide en cuatro fases que explicaremos de una forma breve y sencilla:

  1. La primera es la fase inicial, en este momento se produce el contacto de las pizas a soldar mediante movimientos, ejerciendo presión para generar la fricción y la cantidad de calor necesaria.
  2. La segunda es la fase de transición, esta ocurre cuando ambas piezas obtienen el calor necesario, se ablanda el material y la superficie de las zonas se amplía debido al calor.
  3. Luego se produce la fase de equilibrio, las piezas disminuyen su tamaño y se genera una zona plástica.
  4. Por último está la fase de desaceleración, donde  se detiene el movimiento las piezas se someten a una fuerza, se enfrían ambas piezas y se produce la soldadura. Es importante aclarar que generalmente queda un exceso de material luego de este proceso.

Tipos de soldadura por fricción

A continuación, mencionamos todo lo que debes saber sobre los cuatro tipos de soldadura por fricción. Entre ellos se encuentran:

Soldadura por fricción lineal

La soldadura por fricción lineal es un tipo de soldadura que no requiere del aporte de material, los cuales se utilizan para realizar cordones de soldadura y que puede emplear un fundente. Pero, ¿qué aspecto lo diferencia de los otros tipos de soldadura? El roce de las piezas a utilizar, ya que se realiza mediante movimientos lineales oscilatorios, es decir, que va en torno a un punto de equilibrio que sea estable.

De igual forma, es una sola pieza la que realiza el movimiento mientras se ejerce una fuerza de presión sobre la otra. Se considera uno de los tipos de soldadura por fricción más utilizados y que cuentan con una variedad de aplicaciones entre ellas: en la fabricación de válvula de coches, camiones, en la industria aeroespacial, entre otros. Seguidamente, explicaremos el procedimiento de la soldadura por fricción lineal:

En la fase inicial, las piezas se ponen en contacto ejerciendo presión. En estos casos es importante realizar una correcta velocidad de frotamiento para que exista un ablandamiento térmico. Seguidamente, pasa a la fase de transición y se ablanda la interfaz del material. Posteriormente las piezas comenzarán a disminuir el tamaño, hasta que el movimiento cese y se forme la soldadura. Se realiza el mismo proceso en todos los tipos de soldadura por fricción.

Conoce algunos parámetros para obtener buenos resultados en los acabados de la soldadura por fricción lineal:

  • Con respecto a la fuerza de forja ésta siempre va a variar dependiendo de las piezas a soldar, los valores que se deben utilizar se encuentran entre los 50 – 10.000 Kn.
  • También, se encuentra el tiempo de parada el cual debe realizarse entre 1 y 2 segundos. La velocidad de la fricción debe ser la indicada de esto dependerá la calidad y resistencia de las piezas a soldar.
  • Por último, tenemos la amplitud de la oscilación lineal la cual debe ser de 2 milímetros en relación al punto de referencia.

Soldadura por fricción e inercia

Antes de definir este tipo de soldadura es importante conocer que significa el término de inercia. Este hace referencia a una propiedad de la cual disponen todos los cuerpos, ante una resistencia para cambiar su estado de reposo al someterse ante alguna fuerza.

Por su parte, la soldadura por fricción e inercia  es otro de los métodos que se caracteriza por dos etapas principales la fricción y la forja.  Este proceso de soldadura requiere de una máquina que cuente con un volante siendo este el aspecto que lo hace diferente. Lo que se busca en este tipo de soldadura es un accionamiento de la velocidad para que el volante gire por inercia. La unión de las piezas se da por medio de un husillo, que genera la fricción de las piezas.

Este tipo de soldadura, se caracteriza por disponer de una velocidad de fricción que disminuye en esta etapa. Entonces la presión que se genera reduce la velocidad para luego aplicar la presión de forja.  La forja se conoce con un procedimiento de deformación de materiales que se realiza en frío y caliente, es utilizada principalmente para darle forma a los metales y sus distintas aleaciones. Además, existen diferentes tipos de forja que se utilizan dependiendo de las aplicaciones a utilizar.

Seguidamente, mencionamos las principales características que conforman a la soldadura por fricción e inercia:

  • La velocidad periférica corresponde a la velocidad, cuando se somete un elemento en rotación con respecto a una unidad de tiempo.
  • La presión axial, son fuerzas que se generan por compresión o tensión de acuerdo al sentido que se ejerza sobre las piezas. Y por último, el tamaño del volante.

Soldadura por fricción rotativa FWR

La soldadura por fricción rotativa o la soldadura por fricción rotacional, es un método de soldadura de estado sólido que busca hacer un cambio de la energía mecánica a energía térmica, para lograr la unión de las piezas. Lo que la diferencia entre los otros tipos de soldadura por fricción es que, tanto la velocidad como la dirección de los movimientos van en la misma dirección.

Otros de los aspectos a mencionar de este tipo de fricción rotativa es que puede realizarse mediante dos procesos: por fricción directa o de inercia la cual explicamos anteriormente, ya que también realiza movimientos rotativos. Durante los procesos de soldadura por fricción independientemente del método a utilizar, se debe tener en cuenta la presión, la velocidad y el tiempo en el que se aplicará la fuerza.

Para llevar a cabo el proceso de este tipo de soldadura es necesario contar con una generación de calor, por medio de la abrasión de la fricción. Una combinación de calor y presión correcta, lograran una buena soldadura. Pero, ¿cómo funciona esto? La conexión de las piezas se calienta para llevar a un contacto que logre que las piezas a soldar se unan.

Por otro lado, la soldadura por fricción rotativa cuenta con una variedad de aplicaciones entre ellas se encuentran: principalmente es utilizada para realizar uniones de piezas cilíndricas, como es el caso de algunas tuberías, en la industria aeroespacial para las palancas de ajuste, eje de compensación del motor, entre otros. Sin duda, este es uno de los métodos de soldadura que garantizan acabados  uniformes y resistentes.

A continuación, explicaremos la diferencia de los dos tipos de soldadura por fricción rotacional: En el caso de la soldadura directa, la velocidad de la fricción permanece constante y el de inercia esto no sucede. Ambos métodos mencionados son una buena elección para trabajar, solo se deben realizar las técnicas correctas, tener en cuenta las variables y comenzar a soldar.

Soldadura por fricción agitación FSW

Por último, tenemos la soldadura por fricción agitación este es uno de los métodos de soldadura que requiere del uso de una herramienta cilíndrica para lograr la unión de las piezas. Con respecto al procedimiento de este tipo de soldadura, realiza un movimiento de rotación el cual logrará la unión de las piezas.

Pero, ¿cómo sucede esto? Los materiales deben entrar en contacto con la herramienta a utilizar y de esta forma generar el calor necesario. A su vez, se producirá una deformación de los materiales para el ablandamiento sin llegar al punto de fusión. Se considera que la soldadura por fricción agitación, es uno de los mejores métodos para trabajar con aluminio y sus aleaciones ya que no todos los tipos de soldadura logran hacerlo.

La soldadura por fricción agitación, se caracteriza por contar con buenas propiedades mecánicas. Además, es un tipo de soldadura que cuenta con múltiples aplicaciones y trabaja con una variedad de metales como: cobre, magnesio, titanio y sus aleaciones, principalmente para mantener las propiedades del material.

Una de las principales ventajas del uso de esta soldadura, es que las técnicas que requiere son realmente sencillas. Lo que permitirá tanto a los profesionales como inexpertos en el área, realizar los trabajos sin problemas. Otro de los principales usos de la soldadura por fricción agitación es en la industria aeroespacial, vagones de ferrocarril, entre otros. Es un método que garantiza calidad de las soldaduras, mejora el flujo de los materiales, los hace resistentes y de calidad.

Aplicaciones de la soldadura por fricción

A continuación, en este contenido explicaremos las principales aplicaciones de la soldadura por fricción. Entre ellas se encuentran:

La soldadura por fricción se utiliza en una variedad de industrias relacionadas con la ingeniería. Utilizan las diferentes uniones de metales desde el cobre, magnesio, entre otros y aquellos que se consideran difíciles de soldar y que no todos los tipos de soldadura realizan, como es el caso del aluminio.

Una de las industrias que utiliza con frecuencia la soldadura por fricción es la automovilística, para la fabricación de los diferentes elementos para el funcionamiento de carros pequeños, grandes e incluso camiones. También, para realizar soldaduras de tubos, rodillos, entre otros componentes industriales.

A su vez, la soldadura por fricción de acuerdo al método a utilizar dispone de múltiples aplicaciones en la construcción de maquinarias, herramientas, cilindros, algunas piezas rotativas, entre otros. De igual forma, permite trabajar con una variedad de materiales sean de igual naturaleza o no. También, en los campos eléctricos con la elaboración de piezas que se encargan de la distribución de la energía eléctrica, conexiones, entre otros factores.

Gracias a los métodos y procesos que lleva a cabo este tipo de soldadura por estado sólido,  el cual se caracteriza por utilizar tecnología de producción. Realiza trabajos de soldadura en el campo de la  aviación, elaboración de tanques de combustible, entre otros. Considerándose una de las opciones más factibles y económicas en relación a los diferentes tipos de soldadura.

Otro de las principales aplicaciones es el área petrolera, específicamente para la fabricación de tubos que se encargan de la exploración del petróleo. Sin duda, la soldadura por fricción cuenta con un amplio campo de aplicaciones las cuales se considera esenciales en la actualidad y en el futuro garantizando nuevas áreas con respecto a su uso.

Herramientas necesarias para la soldadura de fricción

Conoce todas las herramientas que se necesitan para la elaboración de soldadura mediante el proceso de fricción:

La herramienta es el elemento fundamental para el funcionamiento de la soldadura por fricción, este se caracteriza por disponer de dos partes: el pin y el hombro. En general, la herramienta es aquella que permite una mezcla correcta al momento de la unión de las piezas. Por ello, es importante que cumpla con una serie de parámetros y sea de calidad.

En el caso del hombro, este corresponde a la pieza que se utiliza en el extremo superior al momento de soldar. La función del hombro es generar el calor del contacto de las piezas, para de esta forma ablandarlas. Por su parte, el pin es aquel que garantiza la mezcla de los materiales; por ello, es importante que la pieza  se adapte a los parámetros que se establecen.

Sin duda, estos dos elementos son los que hacen que los trabajos de soldadura realizados dispongan de una alta resistencia mecánica.  Otro de las cosas que influirá en la soldadura es el tamaño de las piezas ya que de esto dependerá una unión duradera.

Por otro lado, hablaremos sobre las máquinas o equipos que se utilizan en la soldadura por fricción. Existen una variedad de modelos, tamaños y colores de estas máquinas. Estas ofrecen una precisión, uniformidad y procesos rápidos de soldaduras, tienen control de temperatura y pueden funcionar de manera automática.

 A su vez, ofrecen una variedad de mordazas de sujeción, con un sistema para garantizar la alineación, entre otras características. Pero lo realmente esencial de los equipos es que sean capaces de realizar las operaciones básicas de la soldadura por fricción: avance longitudinal de piezas, un ajuste del husillo y la inclinación del eje. Además, los rangos a utilizar deben ser capaces de contar con amplias velocidades de giro o traslación.

Los mejores vídeos de soldadura por fricción

Si estas en busca de los mejores vídeos de soldadura por fricción, en este artículo mencionaremos donde podrás encontrar los mejores. Sin duda, en youtube encontrarás una variedad de vídeos sobre este tema entre ellos: cuál es el uso correcto de estas máquinas, como debe realizarse la soldadura, incluso contenido de calidad 100% informativo para un mayor entendimiento.

También, en diferentes páginas web principalmente aquellas que se encuentren relacionados con la ingeniería, blogs, entre otros. Seguidamente, te dejaremos algunos de los mejores vídeos que hemos seleccionado para ti y de esta forma puedas visualizarlo:

Soldadura por fricción | Ventajas y desventajas

Estas son las ventajas y desventajas de la soldadura por fricción:

Ventajas de la soldadura por fricción

Con respecto a las ventajas, una de las principales es que ofrece una libertad al momento de trabajar ¡Maravilloso! Desde luego, esto se debe a que es un método de soldadura que permite realizar uniones con una variedad de materiales, incluso aquellos que se consideran insostenibles. Entre algunas de sus combinaciones más utilizadas se encuentra: níquel con acero, de titanio a cobre, entre otros.

También, es un método de soldadura que no deja errores en las uniones referentes a fisuras, huecos, entre otros. Se considera un proceso rápido, práctico y que cuenta con automatización siendo una de las ventajas en relación a otros métodos de soldadura.  A su vez, es beneficioso para el ambiente esto se debe a que cuenta con tecnología verde la cual se caracteriza por no dañar el ambiente y frenar los impactos negativos que se puedan generar en estos procesos.

Otro aspecto beneficioso de la soldadura por fricción es que proporciona acabados resistentes a la corrosión, logra altos volúmenes de producción y no necesita de una fuente de calor externo. El uso de los equipos es sencillo por lo que podrá ser utilizado por trabajadores que no dispongan de una gran experiencia en el área.

Desventajas de la soldadura por fricción

Como todos los tipos de soldaduras el proceso que utiliza la fricción; también, cuenta con algunas desventajas que es importante tener en cuenta. Tanto en la reparación como el mantenimiento de las máquinas o herramientas de la soldadura por fricción, se consideran de un alto costo. De igual forma, estas reparaciones debe realizarlas un experto.

A pesar, de trabajar con una variedad de metales no se pueden realizar soldaduras con aquellos que no sean forjables, es decir, estos deben contar con una movilidad ya sea mediante el calor o las temperaturas que se someten, para dar la forma que se requiere. Además, es necesario que los parámetros que se establecen como la velocidad y la presión sean los indicados para lograr los acabados deseados.

Otro de las desventajas a mencionar es que, durante el proceso de unión de las piezas suelen quedar excesos del material los cuales pueden arreglarse mediante maquinaria especializada.  También, es esencial que las piezas de trabajo se encuentren en partes iguales, para que se genere un eje alrededor de las mismas.

A su vez, tanto las propiedades del material, las temperaturas de la superficie y la presión que se ejerce van asegurar la calidad de la soldadura. Por ello, aunque la soldadura por fricción cuente con un proceso práctico, es importante tener un conocimiento previo sobre lo que se vaya a trabajar para de esta forma no pasar un mal rato.

Por otra parte, realizar trabajos de soldadura por fricción puede considerarse un riesgo si no se toman las correctas medidas de seguridad. Algunas de los daños que pueden surgir son: quemaduras por contacto, riesgo de incendio o explosiones, entre otros. Por ello, es necesario que se tomen todas las medidas preventivas desde buenas técnicas hasta accesorios de seguridad.

Conclusión

El proceso de soldadura por fricción es un método que a futuro contribuirá para la elaboración de diferentes equipos, herramientas, entre otros en relación a las principales industrias. Los tipos de soldadura de fricción cuentan con métodos prácticamente iguales pero, con aspectos claves que los diferencian en elaboración de las distintas uniones.

Finalmente, espero que la descripción de este contenido sobre las soldaduras por fricción te haya servido de gran ayuda. Sin duda, obtener todos los conocimientos sobre uno de los principales tipos de soldadura te ayudará aclarar todas las dudas. ¡Te invito a que leas algunos de nuestros artículos relacionados sobre los diferentes tipos de soldadura!

Otros artículos que te pueden interesar