Procese Mecanice și Metalurgice la Sudarea FSW a Aliajelor de Aluminiu

INTRODUCERE

Procedeu de sudare prin frecare cu element activ rotitor (FSW) a fost inventat de Wayne Thomas la TWI în Anglia (1991) [1] , şi aplicat industrial în premieră în Suedia (1995), procedeul a trezit un interes deosebit în SUA şi Japonia. Într-un timp scurt calităţile procedeului au condus în aceste ţări la aplicaţii industriale de îmbinare a materialelor uşoare ca aluminiu şi magneziu, înainte ca procesul de sudare să fie stăpânit pe deplin.

O mare varietate de forme constructive ale componentelor, cu lungime mare, secţiune transversală mare, grinzi cheson, lonjeroane, materiale extrudate sau turnate, pot fi sudate utilizând procedeul de sudare prin frecare cu element activ rotitor [3].

Gradul de cunoaştere tot mai ridicat în industrie şi necesitatea pregnantă de a utiliza aliaje din metale uşoare conduc la un interes sporit pentru promovarea sudurii FSW şi pentru implementarea industrială în diverse aplicaţii. Ca urmare este necesară şi asigurarea condiţiilor tehnice specifice procedeului.

Rezultatele cercetărilor efectuate au fundamentat aplicarea sudurii FSW în principal în sectoarele industriale [1]: aerospaţial (Airbus, Boeing, EADS), auto (Toyota, Ford, Rover, Honda, BMW, Aston Martin), feroviar (trenuri de mare viteză ex: Shinkansen), maritim (structuri şi platforme maritime). Majoritatea aplicaţiilor se referă la aliaje de aluminiu.

Procedeul FSW permite îmbinarea unui număr mare de materiale similare (Aluminiu, Cupru, Magneziu, Titan) şi disimilare (eterogene), (Aluminiu – Cupru, Aluminiu - Magneziu) care sunt dificil sau imposibil de îmbinat prin alte procedee de sudare [1].

Lucrare de faţă reprezintă un studiu bibliografic legat de “Procesele mecanice şi metalurgice la sudarea prin frecare cu element activ rotitor (FSW) a aliajelor de aluminiu”.

1. Procedeul de sudare prin frecare cu element activ rotitor FSW

1.1. Principiul procedeului FSW

Sudarea prin frecare cu element activ rotitor (FSW) este un procedeu de îmbinare în stare solidă care se bazează pe încălzirea prin frecare şi deformarea plastică subsecventă realizată la interacţiunea dintre o unealtă de sudare neconsumabilă care se roteşte pe suprafeţele în contact ale pieselor de îmbinat. Unealta de sudare este plonjată în material şi apoi deplasată cu viteza de sudare în lungul liniei de îmbinare. Materialul adus în stare plastifiată este transferat în spatele uneltei, formând o îmbinare sudată (figura 1.1) [1].

Procedeul FSW permite îmbinarea unui mare număr de materiale similare şi disimilare care sunt dificil sau imposibil de îmbinat prin alte procedee.

O mare varietate de forme constructive ale componentelor, cu lungime mare, secţiune transversală mare, grinzi cheson, lonjeroane, materiale extrudate sau turnate, pot fi sudate utilizând procedeul de sudare prin frecare cu element activ rotitor. În figura 1.2 sunt prezentate tipuri de configuraţii de îmbinări realizabile prin procedeul FSW.