A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
21 pág.
Soldagem por Fricção

Pré-visualização | Página 1 de 5

Curso: Engenharia Mecânica
	
	Disciplina: Tecnologia Metalúrgica
	
	Professor: Oscar Olimpio de Araujo Filho
	
	Alunos: Caio Freitas Dornelas, Danilo Gomes Cavalcanti, Diego Vinicio da Silva Nascimento, Emilly Cristine Pereira da Silva, Samir José Nunes Gonçalves.
SOLDAGEM POR FRICÇÃO (FRW – Friction Welding)
HISTÓRICO 
Apesar do conhecimento que a força de atrito gera calor ser de tempos bastante antigos pela humanidade, a história da soldagem utilizando este recurso é bastante recente. 
De acordo com a American Welding Society (AWS), a origem do processo de soldagem por fricção é conhecida desde o ano de 1891, quando o primeiro processo desta natureza foi patenteado nos Estados Unidos da América. Outros processos foram patenteados ao redor da Europa, na Alemanha em 1929, na Inglaterra entre os anos de 1939 a 1944, e na União Soviética em 1956. E depois foram feitas diversas inovações nos Estados Unidos da América, sendo modificado e patenteado em 1966; na década de 60, os avanços na soldagem por fricção foram favorecidos pelo interesse de diversas empresas americanas em desenvolver esta técnica.
A partir do crescimento alcançado, outros países desenvolvidos industrialmente começaram a estudar e aprimorar as técnicas do processo de soldagem por fricção a fim de ampliar e melhorar suas aplicações. 
O método de soldagem por fricção não é um processo disseminado na indústria brasileira, chegando-se ao ponto de não se encontrar relato algum de uso dessas máquinas no Brasil. Muito desta dificuldade é explicada pelo fato dos equipamentos possuem valores muitos mais elevados do que os equipamentos de soldagem ao arco elétrico (eletrodo revestido, MIG/MAG). O processo de soldagem por fricção se limita a países que possuem avanços na automatização da indústria, como os EUA, Japão, Tigres Asiáticos, etc. 
DESCRIÇÃO
A soldagem por fricção, também conhecida como soldagem por atrito, utiliza algo muito comum para todos nós, o atrito, presente em todas as situações. 
É um processo de união no estado sólido, no qual a coalescência entre peças metálicas é obtida por aquecimento, em temperaturas menores do que a temperatura de fusão dos materiais bases, através de atrito entre as peças e pela aplicação de pressão. 
	
	Sequência básica de soldagem por fricção.
A forma mais comum de soldagem por fricção é pelo o seguinte arranjo: 
Uma das peças sofre giro com velocidade constante enquanto a outra é estacionária. 
A peça estacionária é pressionada contra a superfície da peça girante, gerando atrito.
Energia cinética é convertida em calor, sendo absorvido pela região imediatamente próxima às superfícies em contato. A princípio o aquecimento ocorre somente nas partes salientes destas superfícies, onde há atrito e consequentemente nestes pontos que estão a uma temperatura elevada há fusão e no instante seguinte são cisalhados devido ao movimento da peça. Assim a força axial e o calor gerado provocam a deformação plástica das peças, à medida que o processo continua. Devido à pressão aplicada e a ação da força centrífuga, a massa deformada plasticamente flui para fora dos limites da peça na forma de rebarba, arrastando os óxidos superficiais existentes, além de toda a energia gasta para fluir o metal coalescido impede que fases líquidas sejam formadas. 
Quando a temperatura atinge a temperatura de forjamento a quente da liga, aplica-se uma força final, consolidando a união.
	
	
	
	
	
	
	Esquema microscópico das superfícies em atrito.
Ao final do processo de soldagem, encontra-se o “colar” (uma camada de material abrasivo gerado sobre a região da solda). Após um curto período, a camada é esfriada pela temperatura ambiente, então a máquina de soldagem é ligada e faz com que as peças já soldadas girem novamente. Com o auxílio de uma ferramenta de corte (uma lâmina), o colar é facilmente destacável da peça acabada, fazendo com que a superfície da solda fique lisa.
	
	Camada de material abrasivo ao redor da solda.
È possível unir barras cilíndricas com diâmetros dentro da faixa de 3 a 200 mm, utilizando um equipamento de soldagem por fricção fornecido comercialmente.
	
	Classificações em função do movimento relativo e do acionamento.
ETAPAS CARACTERÍSTICAS
A descrição baseada na curva de torque de fricção divide o processo em três etapas:
Etapa de Fricção: O torque aumenta rapidamente após o primeiro contato. Logo alcança um pico e diminui antes de estabilizar marcando o fim da etapa 1. O rápido aumento e queda gradativa do torque está associada ao intertravamento, microsoldas e ruptura de asperezas e subsequente amolecimento do material pelo aquecimento.
Etapa de Aquecimento: O torque mantém-se relativamente constante durante a etapa 2, indicando que o processo alcança um equilíbrio entre encruamento por deformação e amolecimento devido ao aumento da temperatura.
Etapa de Forja: A etapa começa no instante em que o eixo é desacelerado. Para efetuar a forja a carga axial é aumentada. O torque aumenta novamente formando um segundo pico antes de cair até zero. Este pico varia com a desaceleração e a força aplicada. Sob algumas circunstâncias o pico de torque pode ser suprimido. Como a força de frenagem pode ser controlada, o tempo de frenagem pode ser uma das variáveis controladas do processo. Quando a frenagem é quase instantânea o torque cai abruptamente e uma força axial maior é aplicada para produzir a forja. Quando a força axial permanece constante, menores taxas de frenagem levam a picos mais altos. Se a força axial é incrementada na fase 3, o tempo de frenagem é diminuído, mas o pico ainda aumenta em decorrência do maior carregamento. Aumentar o torque por fricção contribui na forja torsional, a qual é mais efetiva que a forja unicamente por aumento da carga axial.
	
	Evolução dos parâmetros durante a solda por fricção.
VARIAÇÕES DO PROCESSO
As variações do método convencional de soldagem por fricção podem ter as seguintes configurações:
Configuração básica: Uma peça é posta em rotação e a outra é restringida de rotação.
Rotação contrária: Ambas as peças de trabalho são postas em rotação, mas em sentidos contrários.
Rotação central (Centre drive): A peça do centro é posta em rotação, enquanto as outras duas são impulsionadas por forças axiais, gerando duas soldas e aumentando a produtividade.
Soldagem dupla (Twin weld): Geram duas soldas como no caso anterior, porém são as peças das extremidades que são postas em rotação.
Soldagem radial: Uma peça cilíndrica é soldada por uma combinação de carregamentos de compressão radiais e axiais a duas outras peças cilíndricas de menor diâmetro. É comum este tipo de trabalho no reparo de oleodutos.
	
	Classificação dos tipos mais comuns de juntas para a soldagem por fricção.
FORNECIMENTO DE ENERGIA
De acordo com as normas da AWS existem dois processos de fornecimento de energia para esta tecnologia, devido as patentes em diferentes países. As etapas de ambos são muito similares, porém a tecnologia do método é diferente; onde a diferença principal entre elas está na característica de rotação de uma das peças envolvidas. 
Soldagem por Fricção Convencional (Russo)
Também chamado de soldagem por fricção de arraste / acionamento contínuo, ou soldagem por fricção com impulsão / acionamento direto.
As peças de trabalho são fixadas nas garras da máquina. 
Uma peça é fixada e rotacionada por uma unidade motora a uma velocidade pré-determinada pelo projeto que é constante durante todo o processo. 
A outra peça, restringida de rotação e alinhada com a primeira, é deslocada linearmente por meio de um pistão hidráulico até tocar a peça girante, aplicando-se uma força axial de atrito a ela.
No contato das superfícies, devido a rotação e a pressão resultante da força axial, ocorre o atrito e consequentemente o aquecimento da superfície de solda. Então quando a temperatura de forjamento é alcançada, a unidade motora