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Auteur(s)
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Roland CAZES : Ingénieur de l’École supérieure d’électricité - Ancien directeur technique de la société Sciaky
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L’expression soudage par friction-malaxage est la traduction généralement admise en France de Friction Stir Welding, en abrégé FSW, nom donné en Grande-Bretagne au procédé de soudage continu par friction né en 1991 sous la forme d’un brevet déposé par l’Institut de Soudure britannique, « The Welding Institute » mieux connu sous le sigle TWI. Ce procédé, qui n’est à son origine que simples « perfectionnements relatifs au soudage par friction » (Improvements relating to friction welding), n’a cessé de se développer au point que dix années plus tard :
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plus de 400 brevets ont été déposés en Grande-Bretagne, en Europe, aux USA et dans le monde (dont plus de 200 au Japon, aucun en France), démontrant l’activité née de l’intérêt qu’il suscite ;
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quelque 60 organisations diverses (constructeurs, instituts, utilisateurs) en ont acquis la licence ;
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une dizaine de constructeurs propose des équipements appropriés ;
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plusieurs applications industrielles sont aujourd’hui engagées parmi lesquelles le soudage spectaculaire de réservoirs de fusées.
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Description du procédé
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6. Applications
6.1 Applications actuelles
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Construction navale
À ce jour, plusieurs applications en sont au stade de la production industrielle.
La toute première application concerne des panneaux en alliages légers, pour des installations de réfrigération sur bateaux de pêche, réalisés par la juxtaposition et le soudage par FSW de profilés extrudés.
Une application similaire a débuté au Japon pour des panneaux de construction navale de 1 250 × 5 000 mm.
Plus de 1 700 panneaux formant 160 km de long ont été produits en Norvège.
Dans ces fabrications de grandes dimensions, ce sont les faibles distorsions résultantes qui en sont le principal intérêt, ce qui, associé à la productivité, a forcé la décision.
Certains panneaux destinés à former des coques de navires sont soudés puis formés par explosion.
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Construction aéronautique
La principale application concerne les soudages de réservoirs cryogéniques de fusées en alliages légers. C’est une application en cours aux USA pour un module de la fusée Delta II. Dans un premier temps, ce sont les soudures circulaires de dômes sur le cylindre qui ont été réalisées. La dernière soudure, qui exclut toute mise en œuvre d’appui arrière, a été exécutée au moyen d’un appui en alliage identique qui reste ensuite lui-même soudé au réservoir. La soudure concerne alors trois pièces : le cylindre, le dôme et l’appui.
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Construction ferroviaire
Des panneaux pour trains à grande vitesse sont réalisés à partir de profilés soudés ensuite par FSW. Ainsi, au Japon, Hitachi, Kawasaki, Sumimoto, Showa, Nippon Light Metals, exploitent le procédé de façon industrielle pour la construction des trains à grande vitesse Shinkansen (planchers, pavillons, côtés de caisse, etc.).
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Construction automobile
Une application intéressante, développée en Suède, concerne la fabrication de pièces creuses en alliage d’aluminium, soudées par deux têtes simultanément. L’installation est spécifique et comporte un plateau tournant. Elle est disposée directement après les presses d’extrusion.
La fabrication soudée de roues en aluminium retient l’attention des constructeurs....
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
L’essentiel des données concernant le procédé se trouve réuni à l’Institut de Soudure britannique, TWI, ainsi qu’à l’Institut de Soudure français, IS.
Il faut savoir que le procédé fait actuellement l’objet de nombreux programmes de recherche et développement financés par les entreprises ou les instituts, dont certains sont français (aéronautique, chemins de fer, etc.). Ils concernent tous les aspects du procédé, scientifiques, technologiques, économiques et pratiques. Tous matériaux, épaisseurs, formes de joints, applications particulières sont pris en compte dans des groupes de travail dont les résultats et conclusions restent confidentiels du fait de leur financement privé.
Il n’y a encore que très peu de littérature divulgant ces résultats de façon suffisamment pertinente sur la globalité de la question ou sur telle application particulière.
Pour toute démarche utile, il convient donc de s’adresser en France à l’Institut de Soudure et bien sûr au TWI qui est le leader de la question sous tous ses aspects. Il dispose d’équipements industriels de nature à couvrir un large domaine de soudage et sur lesquels il est possible de conduire essais et développements.
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