Spawanie tarciowe z mieszaniem, proces wynaleziony w TWI w Cambridge, obejmuje łączenie metali bez stopu lub materiałów wypełniających. Jest już stosowany w rutynowych, jak i krytycznych zastosowaniach, do łączenia elementów konstrukcyjnych wykonanych z aluminium i jego stopów. Rzeczywiście, przekonująco wykazano, że proces ten skutkuje mocnymi i ciągliwymi połączeniami, czasami w systemach, które okazały się trudne do wykonania przy użyciu konwencjonalnych technik spawania. Proces ten jest najbardziej odpowiedni dla elementów, które są płaskie i długie (płyty i arkusze), ale można go dostosować do rur, profili pustych i spawania pozycyjnego. Spoiny powstają w wyniku połączonego działania nagrzewania tarciowego i odkształcenia mechanicznego spowodowanego przez obracające się narzędzie. Maksymalna osiągana temperatura jest rzędu 0.8 temperatury topnienia.
Narzędzie ma okrągłą sekcję, z wyjątkiem końca, gdzie znajduje się gwintowana sonda lub bardziej skomplikowany rowek; połączenie między częścią cylindryczną a sondą jest znane jako ramię. Sonda penetruje obrabiany przedmiot, podczas gdy ramię ociera się o górną powierzchnię. Ciepło jest generowane głównie przez tarcie między obracającym się narzędziem translacyjnym, którego ramię ociera się o obrabiany przedmiot. Istnieje objętościowy wkład w generowanie ciepła z adiabatycznego ogrzewania z powodu odkształcenia w pobliżu sworznia. Parametry spawania muszą być dostosowane tak, aby stosunek tarcia do ogrzewania wywołanego odkształceniem objętościowym-- zmniejszał się wraz ze wzrostem grubości obrabianego przedmiotu. Ma to na celu zapewnienie wystarczającego wkładu ciepła na jednostkę długości.
Tenmikrostruktura spoiny ciernejzależy szczegółowo od konstrukcji narzędzia, prędkości obrotowej i translacyjnej, przyłożonego ciśnienia i charakterystyki łączonego materiału. Istnieje wiele stref. Strefa wpływu ciepła (HAZ) jest taka sama jak w konwencjonalnych spoinach. Centralny obszar bryłki zawierający wzór przepływu w kształcie pierścienia cebulowego jest obszarem najbardziej odkształconym, chociaż często wydaje się dynamicznie rekrystalizować, tak że szczegółowa mikrostruktura może składać się z ziaren równoosiowych. Warstwowa struktura (pierścienia cebulowego) jest konsekwencją sposobu, w jaki narzędzie gwintowane osadza materiał od przodu do tyłu spoiny. Wydaje się, że cylindryczne arkusze materiału są wytłaczane podczas każdego obrotu narzędzia, co na przekroju poprzecznym spoiny daje charakterystyczne pierścienie cebulowe.
Strefa poddana wpływowi termomechanicznemu znajduje się pomiędzy strefą HAZ a bryłką; ziarna oryginalnej mikrostruktury są zachowane w tym obszarze, ale w stanie odkształconym. Górna powierzchnia spoiny ma inną mikrostrukturę, co jest konsekwencją ścinania wywołanego przez obracające się ramię narzędzia.
Więcej szczegółów na temat procesu można znaleźć wŁączenie stopów aluminium komercyjnego, artykuł opublikowany w materiałach Międzynarodowej Konferencji na temat Aluminium (INCAL 2003).
Proces ten szybko wszedł do produkcji komercyjnej i odniósł ogromny sukces w spawaniu aluminium i jego stopów. Zdjęcie poniżej przedstawia statek zawierający dwadzieścia mil spawów ciernych, łączenie wykonane przezFriction Stir Link, Inc.i Marinette Marine.
