FSW: SOLDADURA POR FRICÇÃO E AGITAÇÃO

 

A Soldagem por Fricção e Agitação (FSW, do inglês Friction Stir Welding) é uma técnica inovadora de soldagem de estado sólido desenvolvida e patenteada pelo Instituto de Soldagem de Cambridge (TWI) em 1991. Diferente dos métodos tradicionais de soldagem por fusão, a FSW não envolve o derretimento dos materiais a serem unidos. Em vez disso, utiliza calor gerado por fricção e a ação mecânica de um pino giratório para amolecer e misturar os materiais na região de soldagem, resultando numa junta sólida e de alta qualidade.

Princípios de Funcionamento

No processo FSW, uma ferramenta cilíndrica com um pino projetado é inserida na junção das peças a serem soldadas. À medida que a ferramenta gira e se desloca ao longo da linha de junção, o atrito entre a ferramenta e o material gera calor suficiente para amolecer o material. O movimento rotacional e a pressão exercida pela ferramenta promovem a mistura dos materiais amolecidos, criando uma ligação metalúrgica sólida após o arrefecimento. Este processo é ilustrado em três etapas principais:

1. Fase de Imersão: A ferramenta é inserida no material até que toque a superfície da peça.
2. Fase de Deslocamento: A ferramenta move-se ao longo da linha de soldagem, gerando calor por fricção e agitação do material.
3. Fase de Extração: A ferramenta é removida, deixando uma junta soldada que se solidifica rapidamente. 

Neste tipo de soldadura pode-se também usar o movimento rápido de uma das peças em contacto com a outra, tornando-se então o material de contacto mais plástico/amolecido, após parar o movimento, ao arrefecer a peça fica soldada

Aplicações no Alumínio

A FSW é especialmente adequada para a soldagem de ligas de alumínio, que são amplamente utilizadas nas indústrias aeronautica, automóvel, naval e ferroviária devido à sua alta relação resistência/peso e excelente resistência à corrosão. Algumas das aplicações mais notáveis incluem:

• Indústria Aeronautica: A FSW é usada para fabricar componentes estruturais críticos, como asas, fuselagens e tanques de combustível de aeronaves, onde a integridade da junta e a redução de peso são cruciais.
• Indústria Automóvel: A técnica é aplicada na produção de carrocarias e componentes estruturais leves, ajudando a melhorar a eficiência do consumo combustível e reduzir as emissões de CO₂.
• Indústria Naval: Embarcações marítimas beneficiam da FSW em componentes como conveses e cascos, onde a resistência à corrosão do alumínio é vantajosa.
• Indústria Ferroviária: A FSW é utilizada na construção de vagões de máquinas locomotivas e componentes estruturais, proporcionando durabilidade e segurança.

Vantagens da FSW

As principais vantagens da FSW incluem:

• Alta Qualidade da Solda: A ausência de fusão elimina defeitos comuns como porosidade, fissuras e distorções.
• Baixa Distorção Térmica: O calor gerado é localizado, minimizando a distorção das peças.
• Ambiente Seguro: Não há necessidade de materiais de enchimento, gases de proteção ou alta tensão elétrica, tornando o processo mais seguro e ecológico.
• Eficiência Energética: O processo é mais eficiente em termos de consumo energético em comparação com métodos de soldagem tradicionais e o processo de soldadura em si não gera emissões de CO2, nem doutros gases perniciosos.

Bibliografia

Para uma compreensão mais aprofundada da FSW e suas aplicações ao alumínio, são recomendadas as seguintes referências:

1. Mishra, R. S., & Mahoney, M. W. (Eds.). (2007). Friction Stir Welding and Processing. ASM International.
2. Thomas, W. M., Nicholas, E. D., Needham, J. C., Murch, M. G., Temple-Smith, P., & Dawes, C. J. (1991). Friction stir butt welding. International Patent Application No. PCT/GB92/02203.
3. Cui, L., Zhao, Y., & Fujii, H. (2010). Review of Friction Stir Welding of Dissimilar Metal Joints between Aluminum Alloys and Steels. Journal of Materials Science & Technology, 26(4), 327-336.
4. Nandan, R., DebRoy, T., & Bhadeshia, H. K. D. H. (2008). Recent advances in friction-stir welding – Process, weldment structure and properties. Progress in Materials Science, 53(6), 980-1023.

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