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Auteur(s)
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Roland CAZES : Ingénieur de l’École supérieure d’électricité - ex‐Directeur des recherches, Société Sciaky
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Lire l’articleINTRODUCTION
Connu dès la fin du siècle dernier, mais rarement employé, le soudage par friction a été développé sous sa forme industrielle en Union soviétique vers 1956 puis en Grande‐Bretagne et aux États‐Unis quelques années plus tard.
Le soudage par friction permet de réaliser des assemblages en bout de deux pièces dont l’une au moins a une symétrie de révolution. Il met en œuvre l’effet thermique engendré dans leur plan de joint par la rotation rapide sous pression des pièces l’une sur l’autre ou encore par friction. La puissance de chauffe résulte du couple résistant et de la vitesse de rotation maintenue en principe constante. C’est un procédé d’assemblage global qui se classe parmi les procédés de forgeage. Du fait du fluage du matériau pendant la friction et lors du forgeage, la température de fusion n’est jamais atteinte.
Il est difficile d’emploi sur des matériaux n’ayant pas de caractéristiques favorables au phénomène de friction et en particulier les matériaux très électroconducteurs tels le cuivre et ses alliages.
Dans une application donnée, il peut entrer en compétition favorable avec les autres procédés utilisables, à savoir et essentiellement : le soudage en bout par résistance ou par étincelage, le soudage par bossage annulaire, le soudage par faisceau d’électrons et le brasage. Son point fort se situe au niveau de sa source de chaleur – de nature mécanique – particulièrement facile à réaliser et à maîtriser grâce à sa stabilité naturelle. Il en découle pour les machines une morphologie très simple et des avantages intéressants : pas d’appel de courant élevé, pas de projections, des outillages sans usure, pas d’apport de métal coûteux, un contrôle aisé, etc., appréciés dans les ateliers de construction mécanique.
Pour autant que l’on puisse appliquer des serrages appropriés à la transmission du couple de friction et de l’effort de forgeage, il prend la première place par rapport aux autres.
Le lecteur pourra également se reporter à l’article Procédés de soudage- Principes généraux et critères de choix pour les différents procédés de soudage.
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Friction inertielle
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2. Friction pilotée
2.1 Principe
Développé le premier, le soudage par friction pilotée consiste à réaliser la soudure sur une machine à entraînement direct, c’est‐à‐dire dans laquelle le moteur fournit directement le couple de friction pendant la phase d’échauffement.
Une telle machine comporte schématiquement (figure 2a ) :
-
un mandrin rotatif fixé sur une broche entraînée par le moteur, par l’intermédiaire d’un embrayage et d’un frein ;
-
un mandrin non tournant ou étau, coaxial au premier, associé à une table animée d’un mouvement d’approche et capable d’exercer sur l’assemblage les efforts de friction et de forgeage.
Les différentes phases d’une opération sont les suivantes :
-
mise en marche du moteur, la broche étant débrayée et freinée ;
-
mise en place des pièces dans les mandrins et fermeture de ces derniers ;
-
démarrage du cycle automatique (figure 2b ) qui comprend :
-
l’embrayage de la broche et la mise en rotation de la pièce correspondante,
-
l’accostage des pièces à vitesse lente et sous effort faible. Pendant cette approche, les pièces viennent en contact par leurs aspérités alors qu’un couple résistant erratique apparaît. Il n’y a pas échauffement mais égalisation mécanique des surfaces et apparition progressive du couple de friction proprement dite ;
-
-
application de l’effort de chauffe avec apparition du phénomène thermique. Ce phénomène se caractérise par un couple stabilisé et pratiquement constant et une consommation de métal régulière en fonction du temps et due à la formation du bourrelet. La chaleur diffuse de façon globale et symétrique de part et d’autre du plan de friction jusqu’à atteindre des conditions favorables au forgeage ;
-
forgeage par application d’un effort approprié après débrayage et freinage simultanés du mandrin tournant. Le bourrelet subit une nouvelle et définitive augmentation de volume ;
-
desserrage des mandrins et retrait de l’assemblage.
Dans ce mode piloté, le soudage est obtenu en conditions...
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