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Soldagem por Atrito com Mexida (FSW): Funcionamento, Aplicações, Vantagens e Desvantagens

Soldagem por Atrito com Mexida (Friction Stir Welding – FSW)

A FSW, inventada pelo TWI (Reino Unido) em 1991, é um processo de estado sólido em que uma ferramenta rotativa não consumível (pino + ombro) é inserida na junta entre duas chapas e avança ao longo da linha de solda. O atrito entre o ombro/ pino e a peça gera calor (0,7–0,9 Tm), plastificando o material. A pressão axial e o movimento da ferramenta promovem fluxo plástico severo e mistura do material das duas chapas atrás do pino, forjando uma junta de grão fino, isenta de defeitos de fusão. É o processo de escolha para ligas de Al (incluindo séries 2xxx, 7xxx, 6xxx "não soldáveis" por fusão) e cada vez mais para Mg, Ti, aço e dissimilars.

Princípio Termomecânico

A ferramenta (geralmente aço ferramenta H13, PCBN para aços/Ti, W-Re para altas T) tem dois elementos ativos:

O material à frente do pino é aquecido e empurrado para os lados e para trás; atrás do pino, sofre forjamento a quente sob o ombro, consolidando-se com grão fino equiaxial (recristalização dinâmica). A assimetria entre lado de avanço (advancing side) e lado de retrocesso (retreating side) cria microestruturas distintas (nugget, TMAZ, HAZ).

Soldagem por Atrito com Mexida (FSW): Funcionamento, Aplicações, Vantagens e Desvantagens
Diagrama esquemático da FSW: ferramenta, zonas metalúrgicas, fluxo de material

Parâmetros Críticos de Processo

Sequência Operacional

  1. Fixação rígida das chapas (backing bar + grampos) — forças axiais/radiais altas.
  2. Posicionamento da ferramenta; imersão (plunge) até ombro contactar superfície.
  3. Dwell (tempo de aquecimento estático) — opcional, para térmico uniforme.
  4. Avanço da ferramenta ao longo da junta (traverse).
  5. Retração da ferramenta ao final → deixa furo de saída (exit hole) no final da solda.
  6. Remoção; inspeção (visual, US, RX, tração).

Aplicações Principais

Vantagens

Desvantagens / Limitações

Variantes Avançadas: Bobbin Tool FSW (dois ombros, sem backing bar), Stationary Shoulder FSW (omero fixo, só pino gira — melhor superfície), Ultrasonic-Assisted FSW, Laser-Assisted FSW (pré-aquecimento), FSW robótico (braço articulado).

Processo de manufatura

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