Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La compression uniaxiale à chaud est une des technologies utilisant le procédé de soudage diffusion. L’assemblage de plusieurs pièces solides est effectuée à l’aide de mécanismes naturels accélérés par une compression entre elles et une température haute, mais inférieure à la température de fusion. Cet assemblage se fait donc sans phase liquide. Cet article présente la technologie associée à la compression uniaxiale à chaud, ainsi que les sciences des matériaux mises en jeu. Quelques exemples d’application ainsi que des prototypes de pièces sont ainsi exposés et expliqués. Les avantages et les inconvénients de la technologie sont également passés en revue sur les plans technique et économique.
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Uniaxial Diffusion bonding is one of the different technologies using diffusion bonding process. Joining many solid components is possible with natural mechanism accelerated by compression between these components and a high temperature but under melting point. Therefore, this joining method is without liquid phase. This article show technology of uniaxial diffusion bonding but also material sciences behind it. Few examples of application and component prototype will be exposed and explained. The benefits and the limits of the technology will eventually be done in the technical and economical points of view.
Auteur(s)
-
Yassine ROUCHOU : Ingénieur Projet - PVA LWT – Vacuum Processing Service, La Chapelle-d'Aurec, France
INTRODUCTION
Les assemblages par diffusion désignent une famille de procédés basés sur les mécanismes de diffusion de différentes natures en vue de réaliser une liaison forte entre deux pièces métalliques solides. Le soudage par diffusion n’implique pas de phase liquide. Les mécanismes de diffusion s’associent au mécanisme de déformation viscoplastique au niveau de la zone de contact des matériaux. Pour cela, durant un cycle de soudage par diffusion, il faut appliquer simultanément une pression de contact et une certaine température. D’autres paramètres comme l’état de surface des pièces ou encore l’atmosphère influent sur la qualité du soudage diffusion.
Il existe plusieurs technologies pour procéder au soudage par diffusion. La compression uniaxiale à chaud est la technologie présentée dans cet article.
Les domaines d’application de ce procédé d’assemblage sont vastes. Des prototypes sont réalisés notamment dans des domaines tels que les échangeurs thermiques ou les moules d’injection ; dans ces exemples, il est question de réaliser des géométries internes complexes, fines, non accessibles ou difficiles d’accès par d’autres procédés mécaniques sur des assemblages de grande taille (la presse peut supporter une surface de 900 x 1 000 mm). La philosophie d’étude et la conception sont centrales, elles permettent de démontrer le potentiel de la technologie.
D’autres bénéfices de la technologie sont présentés par la suite : réduction de poids avec utilisation de matériaux spéciaux ou encore intérêt du vide. Les avantages et les inconvénients de la technologie sont résumés. La technologie de soudage diffusion reste assez coûteuse, une alternative à l’achat d’une machine peut être la sous-traitance de ce service.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire des termes utilisés.
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KEYWORDS
diffusion bonding | uniaxial diffusion bonding | hot uniaxial pressing
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Exemples illustrés
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1. Technologie du procédé
1.1 Description technique
Une description complète des principes fondamentaux des différents procédés d'assemblage par diffusion et des mécanismes impliqués peut être consultée dans l’article [BM 7 747] (figure 1).
L’état de surface des pièces étant d'une grande importance pour le résultat ultérieur de l'assemblage, les composants des pièces doivent être suffisamment usinés et nettoyés (nettoyage à l’éthanol et utilisation de gants propres pour la manipulation). Les surfaces à usiner doivent être exemptes de rayures macroscopiques et de discontinuités, et les bords des pièces exempts de bavures. Pour obtenir une telle finition, la méthode habituelle consiste à utiliser l'usinage de finition-super finition et/ou rectification. Une étape de polissage n'est pas nécessaire. Pour être assemblées, les pièces doivent respecter un ensemble d’exigences :
-
tolérance de planéité < 0,04 mm,
-
parallélisme < 0,04 mm,
-
tolérance d’épaisseur des plaques à assembler < 0,05 mm,
-
rugosité Ra < 0,6 µm, Rz < 5 µm,
-
pour des plaques à assembler, l’état de surface 2B est demandé suivant la norme NF EN 10088-2.
La réussite du procédé dépend aussi d’une bonne mise en position de l’ensemble, ainsi que de son maintien en position.
Il existe deux technologies principales pour procéder au soudage diffusion : le soudage diffusion par compression isostatique à chaud (CIC ou HIP pour Hot Isostatic Pressing) et celui par compression uniaxiale à chaud (CUC).
-
Le CIC utilise une pression isostatique à l’aide d’un gaz, 100 MPa ou plus est possible selon l’article ...
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Technologie du procédé
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - OWSZARSKI, PAULONIS - Application of Diffusion Welding in the USA. - Welding Journal, vol. 22 (1981).
-
(2) - KAZAKOV (N.F.) - Diffusion bonding of materials. - USSR : N. p., Web (1985).
-
(3) - BARLIER (C.), BERNARD (A.) - Fabrication Additive Du prototypage rapide à l’impression 3D. - P. 154-156, 416 pages, EAN 9782100711390, Éditions Dunod, 2ème édition (2020).
-
(4) - BARLIER (C.), PÉLAINGRE (C.), CUNIN (D.), LEVAILLANT (C.) - Pièce mécanique avec au moins un circuit de transport de fluide et son procédé de conception par strates. - WO2004/034165 (2005).
-
(5) - BARLIER (C.), CUNIN (D.), PÉLAIGNRE (C.) - Procédé pour la fabrication par Stratoconception® d’une pièce traversée par des canaux de transfert de fluides prévus dans les interstrates. - WO2006/128983 (2007).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Aciers inoxydables – Partie 2 : conditions techniques de livraison des tôles et bandes en acier de résistance à la corrosion pour usage général. - NF EN 10088-2 - décembre 2014
-
Essai matériaux métalliques – Éprouvettes de traction. - DIN 50125 - décembre 2016
ANNEXES
BARLIER C, 1991. Procédé pour la création et la réalisation de pièces par C.A.O et pièces ainsi obtenues, FR 2.673.302 B1 Annuaire.
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Machine pour soudage diffusion – CIC
Constructeur https://www.bmi-fours.com/fr.html
Machine pour soudage diffusion – CUC
Constructeur https://www.pvatepla.com/en/
Machine pour soudage diffusion – CIC
Constructeur https://www.ecm-fours-industriels.fr/
Service de sous-traitance de soudage diffusion – CUC
Service de sous-traitance de soudage diffusion – CIC
Service de sous-traitance de soudage diffusion – CIC et CUC
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