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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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Lire l’articleINTRODUCTION
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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Mise en œuvre du soudage FSW
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3. Caractéristiques
3.1 Équipement
Le maintien de la position de l’outil par rapport à la surface des tôles, lors de son déplacement, s’accompagne d’efforts mécaniques importants qui se répercutent sur le support de la tête de soudage ainsi que sur le dispositif de maintien des pièces, lequel doit comporter une barre de réaction à l’aplomb du joint, de nature à contenir la force mobile d’appui et de pénétration de l’outil.
D’autre part, le fluage de métal visqueux de l’avant vers l’arrière de l’outil constitue un frein à la progression de celui-ci.
L’application du procédé FSW implique par suite une mécanisation de type machine-outil s’apparentant à une installation de fraisage et assurant les fonctions classiques de support et de déplacement de la tête de soudage (figure 6). L’architecture d’un tel équipement doit évidemment s’adapter aux pièces à souder et à la méthode d’assemblage : tête de soudage mobile et pièces fixes dans le cas général ou l’inverse, comme dans le cas du soudage de cylindres entraînés en rotation, par exemple.
L’épaulement qui frotte sur la surface des tôles y provoque des marques superficielles non gênantes la plupart du temps car l’absence de la surépaisseur, classique en soudage à l’arc, du cordon est compensée par l’excellence des caractéristiques mécaniques obtenues.
HAUT DE PAGE3.2 Tête de soudage
L’essentiel du procédé tient dans la conception de l’outil qui induit celle de la tête associée (figure 7).
La tête de soudage comporte essentiellement le mandrin tournant, qui reçoit l’outil en principe monobloc, ainsi que la commande d’approche qui permet de l’accoster et de fournir ensuite l’effort de pénétration et de pression axiale de l’épaulement sur la surface supérieure des tôles.
Dans certaines dispositions, l’outil est composite et la tige peut coulisser et tourner par rapport à l’épaulement. La tête est alors conçue pour contrôler séparément l’un et l’autre et contrôler, en particulier, la pression de l’épaulement alors que...
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Caractéristiques
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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