Sudarea prin frecare cu agitare, un proces inventat la TWI, Cambridge, implică îmbinarea metalelor fără fuziune sau materiale de umplutură. Este folosit deja în aplicații de rutină, precum și în aplicații critice, pentru îmbinarea componentelor structurale din aluminiu și aliajele acestuia. Într-adevăr, a fost demonstrat în mod convingător că procesul are ca rezultat îmbinări puternice și ductile, uneori în sisteme care s-au dovedit dificile folosind tehnici convenționale de sudare. Procesul este cel mai potrivit pentru componentele care sunt plate și lungi (plăci și foi), dar poate fi adaptat pentru țevi, secțiuni goale și sudură pozițională. Sudurile sunt create prin acțiunea combinată a încălzirii prin frecare și a deformării mecanice datorate unei scule rotative. Temperatura maximă atinsă este de ordinul 0,8 din temperatura de topire.
Instrumentul are o secțiune circulară, cu excepția capătului unde există o sondă filetată sau un canelu mai complicat; joncțiunea dintre porțiunea cilindrică și sondă este cunoscută sub denumirea de umăr. Sonda pătrunde în piesa de prelucrat, în timp ce umărul se freacă cu suprafața superioară. Căldura este generată în principal de frecarea dintre un instrument rotativ--translator, al cărui umăr se freacă de piesa de prelucrat. Există o contribuție volumetrică la generarea de căldură din încălzirea adiabatică datorită deformării în apropierea știftului. Parametrii de sudare trebuie ajustați astfel încât raportul dintre frecare și deformare volumetrică--indusă de încălzire să scadă pe măsură ce piesa de prelucrat devine mai groasă. Acest lucru este pentru a asigura un aport de căldură suficient pe unitate de lungime.
Themicrostructura unei suduri prin frecare-agitaredepinde în detaliu de proiectarea sculei, vitezele de rotație și translație, presiunea aplicată și caracteristicile materialului care se îmbină. Există o serie de zone. Zona afectată de căldură (HAZ) este ca în sudurile convenționale. Regiunea nugget centrală care conține modelul de curgere a inelelor de ceapă este regiunea cea mai grav deformată, deși frecvent pare să se recristalizeze dinamic, astfel încât microstructura detaliată poate consta din boabe echiaxiale. Structura stratificată (inel de ceapă) este o consecință a modului în care o unealtă filetată depune materialul din față spre spatele sudurii. Se pare că în timpul fiecărei rotații a sculei sunt extrudate foi cilindrice de material, care pe o secțiune transversală de sudură dau inelele de ceapă caracteristice.
Zona afectată termomecanic se află între HAZ și nugget; granulele microstructurii originale sunt reținute în această regiune, dar în stare deformată. Suprafața superioară a sudurii are o microstructură diferită, o consecință a forfecării induse de umărul-scul rotativ.
Mai multe detalii despre proces pot fi găsite înÎmbinarea aliajelor comerciale de aluminiu, o lucrare publicată în lucrările unei conferințe internaționale despre aluminiu (INCAL 2003).
Procesul a intrat rapid în producția comercială și a avut un succes extraordinar în sudarea aluminiului și a aliajelor sale. Imaginea de mai jos este a unei nave care conține douăzeci de mile de suduri prin frecare, îmbinarea făcută deFrecțiune Agitare Link, Inc.și Marinette Marine.
