Utformingen av verktøyeter en kritisk faktor da et godt verktøy kan forbedre både kvaliteten på sveisen og maksimal mulig sveisehastighet.
Det er ønskelig at verktøymaterialet er tilstrekkelig sterkt, seigt og slitesterkt ved sveisetemperaturen. Videre bør den ha god oksidasjonsmotstand og lavtermisk ledningsevnefor å minimere varmetap og termisk skade på maskineriet lenger opp i drivverket. Varmarbeidetverktøystålslik som AISI H13 har vist seg å være helt akseptabelt for sveising av aluminiumslegeringer innenfor tykkelsesområder på 0.5 – 50 mm, men mer avanserte verktøymaterialer er nødvendige for mer krevende bruksområder som svært slipende midlermetallmatrise komposittereller materialer med høyere smeltepunkt som stål eller titan.
Forbedringer i verktøydesign har vist seg å føre til betydelige forbedringer i produktivitet og kvalitet. TWI har utviklet verktøy spesielt utviklet for å øke inntrengningsdybden og dermed øke platetykkelsene som kan sveises med hell. Et eksempel er "whirl"-designet som bruker en konisk tapp med gjeninntredende funksjoner eller en gjenger med variabel stigning for å forbedre nedoverflyten av materiale. Ytterligere design inkluderer Triflute- og Trivex-serien. Triflute-designet har et komplekst system med tre avsmalnende, gjengede re-entrant riller som ser ut til å øke materialbevegelsen rundt verktøyet. Trivex-verktøyene bruker en enklere, ikke-sylindrisk pinne og har vist seg å redusere kreftene som virker på verktøyet under sveising.
De fleste verktøyene har en konkav skulderprofil som fungerer som rømningsvolum for materialet som forskyves av tappen, hindrer materiale fra å ekstrudere ut av sidene av skulderen og opprettholder et nedadrettet trykk og dermed god smiing av materialet bak verktøyet. Triflute-verktøyet bruker et alternativt system med en serie konsentriske spor maskinert inn i overflaten som er ment å produsere ytterligere bevegelse av materiale i de øvre lagene av sveisen.
Utbredt kommersielle anvendelser av friksjonsrørsveiseprosesser for stål og andre harde legeringer som f.ekstitanlegeringervil kreve utvikling av kostnadseffektive og holdbare verktøy. Materialvalg, design og kostnad er viktige hensyn i jakten på kommersielt nyttige verktøy for sveising av harde materialer. Arbeidet fortsetter for å bedre forstå effekten av verktøymaterialets sammensetning, struktur, egenskaper og geometri på ytelse, holdbarhet og pris.
Verktøyrotasjon og traverseringshastigheter
Det er to verktøyhastigheter som skal vurderes ved friksjons-rørsveising; hvor raskt verktøyet roterer og hvor raskt det beveger seg langs grensesnittet. Disse to parameterne har betydelig betydning og må velges med omhu for å sikre en vellykket og effektiv sveisesyklus. Forholdet mellom rotasjonshastigheten, sveisehastigheten og varmetilførselen under sveising er kompleks, men generelt kan det sies at å øke rotasjonshastigheten eller redusere travershastigheten vil resultere i en varmere sveis. For å produsere en vellykket sveis er det nødvendig at materialet rundt verktøyet er varmt nok til å muliggjøre den omfattende plaststrømmen som kreves og minimere kreftene som virker på verktøyet. Hvis materialet er for kaldt, kan det være tomrom eller andre feil i røresonen, og i ekstreme tilfeller kan verktøyet gå i stykker.
For høy varmetilførsel kan derimot være skadelig for de endelige egenskapene til sveisen. Teoretisk sett kan dette til og med resultere i defekter på grunn av flyting av faser med lavt smeltepunkt (i likhet med væskesprekker i fusjonssveiser). Disse konkurrerende kravene fører til konseptet med et "behandlingsvindu": rekkevidden av behandlingsparametere, dvs. verktøyrotasjon og travershastighet, som vil gi en god kvalitetsveising. Innenfor dette vinduet vil den resulterende sveisen ha en tilstrekkelig høy varmetilførsel til å sikre tilstrekkelig materialplastisitet, men ikke så høy at sveiseegenskapene forringes for mye.
