Ensuite, la partie en rotation est détachée du moteur, freinée jusqu'à l'arrêt. Une force de forgeage axiale est alors exercée afin de réaliser une soudure entre les deux parties. Durant la phase d'échauffement et la phase de soudage, une quantité de matière plastique est poussée vers l'extérieur, sous l'influence de la force de pression axiale, de telle sorte que le bourrelet de soudage caractéristique du soudage par friction est formé (figure 2).. Figure 1: Principe du soudage par friction
Video of friction_welding_of_martensitic_high_strength_steel_to_austenitic_stainless_steel
Variantes du soudage par friction
La variante la plus utilisée du procédé est le soudage par friction par rotation. On peut l'utiliser pour l'assemblage de pièces symétriques en rotation comme des tuyaux et des barres (figure 2), mais également pour certaines géométries plus complexes, telle que présentée à la figure 3. D'autres variantes existent encore. Le soudage par friction orbital peut être utilisé pour souder des pièces ayant une intersection symétrique mais pas en rotation (figure 4).
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Soudage par friction rotatif est un procédé de soudage à l'état solide dans lequel deux matériaux similaires ou dissemblables sont amenés à se frotter l'un contre l'autre pour produire suffisamment de chaleur à l'interface et une force de refoulement ultérieure fusionne les deux matériaux ensemble. Les impuretés à l'interface sont éliminées sous forme de flash et la liaison formée sera plus forte que l'un des deux matériaux. Les phénomènes physiques moteurs du soudage par friction sont la génération de chaleur, la conduction thermique, la déformation plastique, l'abrasion des surfaces de friction et la diffusion du matériau Il peut être utilisé pour joindre une grande variété de géométries de pièces comme Tube à Tube Tube sur disque Tube à Bar Barre à barre Barre à assiette Tube à plaque L'assemblage des métaux peut être défini comme la réalisation d'une liaison métallique à travers l'interface. Dans une liaison métallique idéale, les électrons de valence ne sont liés à aucun atome particulier, mais se déplacent librement dans tout le métal.
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Le soudage par friction est également utilisé dans la pétrochimie, par ex. pour le soudage de brides à des valves hydrauliques (figure 14) ou pour le soudage de tiges de forage. Les soudures par friction sont suffisamment fortes pour résister aux couples élevés durant le forage. De plus, le soudage par friction permet d'assembler des matériaux ne pouvant être assemblés avec des procédés conventionnels. Exemples: l'aluminium à l'acier (figure 16) ou le titane au cuivre. Cette possibilité permet de faire des économies par une conception judicieuse de telles pièces: des pièces en un matériau très onéreux peuvent être remplacés par des pièces soudées où les matériaux onéreux ne sont utilisés que localement où c'est nécessaire. Exemple: conception d'une soupape d'un moteur à combustion (figure 18). Les bases en matériau réfractaire sont soudés à la tige de soupape fabriquée en un matériau résistant à l'usure. D'autres exemples d'assemblages bimétalliques sont présentés à la figure 19. Le soudage par friction est également très utilisé lors de la production d'éléments pour trucks et véhicules agricoles (figures 20 et 21).
Le soudage par friction répond bien à cet objectif:
C'est un procédé automatique où la qualité ne dépend pas de l'opérateur ce qui est très important en raison des exigences de qualité de plus en plus strictes qui ne sont pratiquement plus possibles à atteindre avec des procédés de soudage manuels. Il y a trop peu de soudeurs expérimentés. Cette tendance s'intensifie au niveau international. L'automatisation est donc la seule solution. Les exigences toujours plus sévères en matière d'environnement
La nessité de travailler plus rapidement et plus efficacement pour diminuer les coûts.
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Publié le 31/01/2022
Guide écrit par:
Bernard FOUGET
Spécialiste agroalimentaire chez Hellopro
Ingénieur agronome de formation, collaborateur R&D chez Danone, puis responsable qualité d'une usine du groupe, j'exerce maintenant en tant que consultant pour l'industrie laitière.