Com grande potencial de aplicação na indústria, a soldagem por fricção, ou soldagem por atrito, como também é chamada, “é um processo de soldagem no estado sólido utilizado para unir partes metálicas por meio de caldeamento, obtido pelo calor gerado através do atrito provocado pelo movimento das superfícies em contato e a aplicação de pressão”, conforme define Luiz Gimenes, professor do curso de Soldagem da FATEC-SP e do SENAI Nadir Dias de Figueiredo.
Vale ressaltar, também, que, devido ao atrito gerado entre as partes, a energia cinética é convertida em calor, que é absorvido pela região imediatamente próxima às superfícies em contato, juntando-as. “Com isso, uma pressão é aplicada e a ação da força centrífuga faz fluir o metal para fora dos limites da peça na forma de rebarba, arrastando os óxidos superficiais existentes”, complementa o especialista.
A soldagem por fricção também permite uma gama de combinações de materiais muito maior do que qualquer outro processo. “Além das combinações comuns de materiais semelhantes, tais como o aço com aço, ela permite junções de alta qualidade para materiais de processos críticos, como as ligas do magnésio, alumínio e aços com um índice elevado de carbono. Além disso, é possível fazer combinações de materiais considerados incompatíveis, podendo-se unir sem dificuldade aço com cobre, aço com alumínio, alumínio com magnésio, ligas de níquel com aço e titânio com cobre, por exemplo", afirma Mariane Chludzinski, engenheira do Laboratório de Metalúrgica Física da UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul).
Dicas para um processo de soldagem por fricção de qualidade
A engenheira do Laboratório de Metalúrgica Física da UFRGS ressalta que, durante a soldagem por fricção, é fundamental evitar a distribuição instável de temperatura para garantir a qualidade das juntas soldadas. Por isso, colocar em prática algumas dicas é fundamental.
A primeira delas é entender que a temperatura produzida durante o processo de soldagem por fricção é consequência dos parâmetros de processo aplicados nos materiais. E que as principais variáveis controladas são a velocidade de rotação, a pressão ou a força axial. Em alguns dos métodos por fricção, o consumo linear de material processado (também conhecido como burn off), que corresponde ao deslocamento axial do material rotacionado, também é uma variável importante, pois influencia diretamente no tempo total de soldagem.
Dessa forma, “para a geração de uma junta soldada de qualidade, é preciso fornecer uma combinação adequada dos parâmetros de processo. Durante a soldagem, a temperatura atingida deve ser elevada o bastante para promover a união dos materiais, mas não em demasia, pois as propriedades mecânicas e metalúrgicas da junta podem ser comprometidas”, esclarece a engenheira.
O controle desses parâmetros de processo ocorre por meio da utilização de equipamentos automatizados, que também fazem o monitoramento em tempo real. Equipamentos confiáveis garantem a repetibilidade e tornam a qualidade das soldagens independente do operador.
“As principais variáveis do processo são a pressão e a rotação, esses dois parâmetros controlam a geração de calor que origina o coalescimento e favorecem a união das partes friccionadas. Para tanto, deve-se controlar esses dois itens adequadamente. Como o processo é dedicado, ou seja, ele é desenvolvido para uma peça em particular, na hora da soldagem, é importante fazer diversos testes a fim de adequar o melhor parâmetro de soldagem”, sugere o professor Luiz Gimenes.
Apesar do seu grande potencial de aplicação, existem poucas empresas que detêm o conhecimento dos processos de soldagem por fricção no Brasil, sendo que, para alguns métodos, não existe equipamento comercialmente disponível.
Como forma de reverter esse cenário, o LAMEF (Laboratório de Metalurgia Física), da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), desenvolve há mais de 10 anos pesquisas nos diversos processos de soldagem por fricção.
Por intermédio do conhecimento adquirido, diversos equipamentos foram desenvolvidos internamente, incentivados por vários projetos de pesquisa fomentados pela indústria, principalmente pela Petrobras. Em função do teor de inovação tecnológica que esses processos e equipamentos apresentam, diversos pedidos de patente nacionais e internacionais foram depositados junto ao INPI (Instituto Nacional da Propriedade Industrial), como forma de resguardar o conhecimento desenvolvido.
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