El disseny de l'einaés un factor crític ja que una bona eina pot millorar tant la qualitat de la soldadura com la màxima velocitat de soldadura possible.
És desitjable que el material de l'eina sigui prou fort, resistent i resistent a la temperatura de soldadura. A més ha de tenir una bona resistència a l'oxidació i una baixaconductivitat tèrmicaper minimitzar la pèrdua de calor i els danys tèrmics a la maquinària més amunt del tren motriu. Treballat en calentacer per a einescom AISI H13 s'ha demostrat perfectament acceptable per soldar aliatges d'alumini dins de rangs de gruix de 0,5 a 50 mm, però es necessiten materials d'eines més avançats per a aplicacions més exigents com ara abrasiuscompostos de matriu metàl·licao materials de punt de fusió més alt, com ara acer o titani.
S'ha demostrat que les millores en el disseny d'eines provoquen millores substancials en la productivitat i la qualitat. TWI ha desenvolupat eines dissenyades específicament per augmentar la profunditat de penetració i augmentar així els gruixos de plaques que es poden soldar amb èxit. Un exemple és el disseny "espiral" que utilitza un passador cònic amb característiques de reentrada o una rosca de pas variable per millorar el flux de material cap avall. Els dissenys addicionals inclouen les sèries Triflute i Trivex. El disseny Triflute té un sistema complex de tres flautes de reentrada roscades i cònics que semblen augmentar el moviment del material al voltant de l'eina. Les eines Trivex utilitzen un passador més senzill i no cilíndric i s'ha trobat que redueixen les forces que actuen sobre l'eina durant la soldadura.
La majoria d'eines tenen un perfil d'espatlla còncau que actua com a volum d'escapament del material desplaçat pel passador, evita que el material s'extrueixi dels costats de l'espatlla i manté la pressió cap avall i, per tant, una bona forja del material darrere de l'eina. L'eina Triflute utilitza un sistema alternatiu amb una sèrie de ranures concèntriques mecanitzades a la superfície que estan destinades a produir un moviment addicional de material a les capes superiors de la soldadura.
Aplicacions comercials generalitzades del procés de soldadura per fricció per a acers i altres aliatges durs com araaliatges de titanirequerirà el desenvolupament d'eines rendibles i duradores. La selecció del material, el disseny i el cost són consideracions importants en la recerca d'eines útils comercialment per a la soldadura de materials durs. Es continua treballant per comprendre millor els efectes de la composició, estructura, propietats i geometria del material de l'eina en el seu rendiment, durabilitat i cost.
Velocitats de rotació i travessa de l'eina
Hi ha dues velocitats d'eina a tenir en compte en la soldadura per fricció-agitació; amb quina rapidesa gira l'eina i amb quina rapidesa travessa per la interfície. Aquests dos paràmetres tenen una importància considerable i s'han de triar amb cura per garantir un cicle de soldadura reeixit i eficient. La relació entre la velocitat de rotació, la velocitat de soldadura i l'entrada de calor durant la soldadura és complexa però, en general, es pot dir que augmentar la velocitat de rotació o disminuir la velocitat de trajecte donarà lloc a una soldadura més calenta. Per tal de produir una soldadura reeixida, és necessari que el material que envolta l'eina estigui prou calent per permetre l'extens flux de plàstic requerit i minimitzar les forces que actuen sobre l'eina. Si el material està massa fred, pot haver-hi buits o altres defectes a la zona d'agitació i, en casos extrems, l'eina es pot trencar.
L'entrada de calor excessivament alta, d'altra banda, pot ser perjudicial per a les propietats finals de la soldadura. Teòricament, fins i tot això podria provocar defectes a causa de la liquació de les fases de baix punt de fusió (similar al trencament de liquació a les soldadures de fusió). Aquestes demandes en competència porten al concepte d'una "finestra de processament": el rang de paràmetres de processament, és a dir. rotació de l'eina i velocitat de desplaçament, que produiran una bona qualitatsoldadura. Dins d'aquesta finestra, la soldadura resultant tindrà una aportació de calor suficientment alta per garantir una plasticitat adequada del material però no tan alta que les propietats de la soldadura es deteriorin excessivament.
