Qu’est-ce que le soudage par friction-malaxage ?
Le soudage par friction-malaxage est une technique d’assemblage de deux matériaux différents.
L’outil tourne à grande vitesse et les matériaux sont assemblés en utilisant la chaleur de friction et l’écoulement plastique. Cette technique ne convient pas aux matériaux ayant un point de ramollissement élevé, mais elle n’implique pas une fusion complète, ce qui permet de réduire l’historique thermique.
Le soudage par friction-malaxage se caractérise par une déformation thermique plus faible que le soudage. Il est également apprécié pour sa capacité à assembler des matériaux. Bien qu’il s’agisse d’une technologie d’assemblage relativement nouvelle, les problèmes sont résolus en optimisant la forme des outils d’assemblage.
Ces dernières années, la technologie du soudage par friction-malaxage a commencé à être largement utilisée et attire l’attention en raison de ses excellentes performances. La recherche et le développement devraient se poursuivre à l’avenir, et la technologie est appliquée dans divers domaines industriels.
Utilisations du soudage par friction-malaxage
Le soudage par friction-malaxage est principalement utilisé pour assembler des alliages d’aluminium et d’autres métaux tels que les alliages de titane, les alliages de magnésium, le cuivre et le zinc.
Les applications spécifiques comprennent la fabrication de matériel roulant en aluminium pour les chemins de fer, les châssis automobiles, l’industrie aérospatiale, les structures légères pour les navires, les gaz d’avion et les composants de moteur, les ponts et d’autres structures de construction.
Lors de l’assemblage de métaux dissemblables, il faut prendre soin d’imperméabiliser les joints et de sélectionner les métaux à combiner, car il existe un risque de corrosion électrique en raison de la différence de potentiel inhérente. Ces dernières années, des techniques d’assemblage ont été mises au point pour les aciers inoxydables et les aciers au carbone présentant des températures de ramollissement élevées, et des méthodes hybrides telles que celles combinées avec le soudage au laser YAG ont évolué.
Principe du soudage par friction-malaxage
Dans le soudage par friction-malaxage, l’outil est de forme cylindrique et comporte une protubérance appelée palpeur. La surface extérieure de la sonde est filetée et les différents matériaux sont aboutés dans le sens de l’épaisseur de la plaque et pressés contre l’outil, qui tourne à grande vitesse. La chaleur de friction ramollit les deux matériaux et la sonde est enfoncée, provoquant le mélange et l’assemblage des matériaux.
L’outil est fabriqué en acier à outils, car il doit présenter une grande solidité, une grande résistance à la chaleur et une grande résistance à l’usure. Il est important de comprendre les avantages et les inconvénients du soudage par friction-malaxage et d’envisager son utilisation avec prudence.
Les avantages du soudage par friction-malaxage sont qu’il y a peu de perte de résistance dans le joint, une légère déformation, la possibilité d’assembler des matériaux différents, l’absence de défauts, l’absence de prétraitement et l’absence de techniques spécialisées. En revanche, les inconvénients sont que des défauts d’assemblage sont susceptibles de se produire sur la face arrière, qu’il faut de la rigidité pour fixer les matériaux à assembler et qu’il n’est pas adapté aux formes d’assemblage complexes.
Autres informations sur le soudage par friction-malaxage
Assemblage de métaux dissemblables à l’aide d’une machine de soudage par friction-malaxage
En réponse aux récents problèmes mondiaux de protection de l’environnement et de conservation des ressources, l’industrie automobile contribue à l’amélioration du rendement énergétique en réduisant le poids des carrosseries. Dans de nombreux cas, la réduction du poids des carrosseries peut simplement être résolue en remplaçant les matériaux structurels métalliques conventionnels par des alliages d’aluminium, qui ont un poids spécifique plus faible, au lieu de l’acier, qui a un poids spécifique plus élevé, mais cela n’est pas réaliste en raison du manque de résistance et des prix élevés.
Les “multimatériaux” sont donc largement utilisés comme un moyen efficace de créer des composants aux caractéristiques nettement supérieures en utilisant différents matériaux au bon endroit, par exemple l’acier pour les pièces qui nécessitent une certaine résistance et les alliages d’aluminium pour les autres pièces. Les matériaux multiples se caractérisent par une forte proportion de combinaisons d’acier et d’alliages d’aluminium. Les machines de soudage par friction-malaxage sont utilisées pour souder ces deux métaux dissemblables.
Il existe deux méthodes d’assemblage principales : le soudage, dans lequel les métaux sont assemblés par fusion grâce à l’application d’une énergie thermique élevée, et le soudage par friction-malaxage, dans lequel les métaux sont assemblés par plasticité sans fusion grâce à l’application d’une énergie mécanique élevée. Dans le cas du soudage, il est difficile de contrôler la fusion et l’assemblage des alliages d’acier et d’aluminium, qui ont des points de fusion très différents, et la formation de composés intermétalliques durs et cassants composés de fer et d’aluminium constitue un autre défi majeur.
Le soudage à l’arc, avec sa densité d’énergie relativement faible, est difficile à appliquer en raison de la formation d’une couche épaisse de phases intermétalliques, tandis que le soudage au laser et au faisceau d’électrons, avec leur directivité et leur densité élevées, peut être utilisé pour amincir la couche, ce qui rend l’opération possible, bien que difficile à contrôler. D’autre part, la déformation thermique est inévitable.