Friction Stir Welding

F.S.W.
(Friction Stir Welding)


1. Herramienta:

Para llevar a cabo el proceso de soldadura por fricción agitación es necesaria una herramienta muy característica. Como hemos visto, la idea en este tipo de unión consiste en juntar dos piezas distintas aplicando calor (provocado por la fricción) y mezclando los materiales en la zona trabajo. Para conseguir el rozamiento que genere el calorsuficiente como para hacer pasar las piezas de un estado sólido a un estado de fluencia, la herramienta tiene un carácter giratorio.
Desde que se inventó este tipo de soldadura se han registrado numerosas licencias y patentes en cuanto al diseño de la herramienta, y a medida que avanzan las nuevas tecnologías el abanico de posibilidades se hace mucho más amplio.

La herramienta básicamente constade dos partes bien diferenciadas:


· "Shoulder": es una pieza de revolución. Suele ser cilíndrica, aunque puede tener distintas formas.

· Punta o sonda: que sobresale del extremo del ''shoulder'' y puede ir unido a él o ser una pieza independiente.

La máquina les transmite un gran movimiento de rotación mediante un motor y simultáneamente también se mueven linealmente, como mínimo en el ejevertical y en un eje horizontal. Con esta capacidad de movimiento se realiza el proceso: la herramienta se hace girar a la velocidad requerida, a continuación se mueve acercándose a las piezas. La punta hace contacto con las piezas y sigue el movimiento de penetración hasta que el ''shoulder'' hace contacto con la superficie de las piezas. Después el movimiento se realiza en la dirección en laque queremos unir las piezas y cuando llegamos al punto final se extrae la herramienta.

La función de la punta es generar calor y también mezclar los materiales de las dos piezas una vez que dicho calor reblandece los materiales. De la misma manera el ''shoulder'' también aporta calor al estar en contacto con las piezas, pero sobre todo en la superficie de las mismas, además funciona como tapóny evita que el material fundido se escape cuando la punta penetra.

1.1. Diseño de ''Shoulders'':

Es una parte muy importante de la herramienta ya que aporta calor superficial a las piezas y sobre todo en soldaduras de secciones finas este calor es el más importante. Por esto uno de los parámetros más importantes a tener en cuenta es su diámetro ya que la relación entre calor generado y diámetroel directamente proporcional. Esto se debe a que si aumentamos el diámetro y por lo tanto la superficie en contacto con las piezas es mayor, se generara un mayor calor por fricción. Tampoco puede ser excesivamente grande ya que esto aumentaría la fuerza de presión que hay que aplicar a la herramienta y se verían afectadas las propiedades mecánicas del material soldado.

Un factor importante enel diseño de esta parte de la herramienta es la forma de sus distintas zonas:

-Superficie exterior:

Es la superficie lateral. Suele tener forma cilíndrica, aunque también hay algunas troncocónicas. Realmente no es un factor a tener muy en cuenta ya que la profundidad de penetración del ''Shoulder'' es muy baja, por lo que esta superficie a penas entra en contacto con las piezas, haciendo alresultado final prácticamente independiente de este parámetro.

-Superficie de la terminación:

Es la superficie que está en contacto con las piezas, de ella sale la punta de la herramienta y según su forma puede ser plana, cóncava o convexa:



La plana es la más simple y tiene la desventaja de que durante el proceso no retiene el flujo de metal fundido así que este sale al exteriorproduciéndose un exceso de material sobrante y empeorando la soldadura.
La cóncava es la más utilizada y la que tiene mejores prestaciones ya que durante el proceso forma una cavidad entre ella y la superficie de la pieza. El material que desplaza la punta se aloja en esta cavidad y cuando avanza el proceso dicho material es forzado a salir por el nuevo material que extrae la propia punta. Es una forma...