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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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4. Mise en œuvre du soudage FSW
4.1 Préparation des pièces
Le soudage s’exécute essentiellement sur des pièces mises bord à bord, mais accepte d’autres configurations de joints tels le soudage d’angle ou en « T », par exemple, ou le soudage par superposition (figure 11). Il ne doit pas y avoir de chanfrein et la préparation s’en trouve d’autant simplifiée.
La précision du joint n’est pas critique et des défauts d’accostage pouvant atteindre au plus le dixième des épaisseurs à souder sont, pour la plupart, acceptables. Le procédé n’est pas perturbé et il n’y a pas d’incidence éventuelle sur les qualités géométriques et mécaniques de l’assemblage terminé.
Dans le cas des alliages d’aluminium en particulier, il n’est pas nécessaire de décaper les pièces avant de souder et, de plus, les oxydes sont broyés mécaniquement et se diluent dans le cordon.
En principe, l’outil entre en contact avec la matière et y développe d’entrée son effet qui conduit naturellement à sa plongée. Cependant, pour diverses raisons et dans le cas par exemple de matériaux durs ou de tôles de forte épaisseur, on peut être amené à faciliter la plongée en pratiquant un perçage préalable qui se comble ensuite par la soudure.
Par contre, en fin de cordon, le retrait de l’outil laisse un trou qu’il n’est pas possible de combler de façon simple par FSW.
Pour des soudures linéaires ouvertes, cela implique la mise en œuvre de taquets à éliminer en début et en fin de cordon. Pour des soudures circulaires fermées, la fin du cordon au niveau du recouvrement doit être résolue de façon particulière, par fusion par exemple (figure 12).
En dehors de ce point, il n’y a pas, en principe, d’opération de finition.
HAUT DE PAGE4.2 Matériaux
La soudabilité métallurgique a été démontrée pour une vaste gamme de matériaux intéressant de nombreux domaines de la construction mécanosoudée.
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Les alliages d’aluminium d’épaisseurs moyennes sont particulièrement bien soudés par le procédé FSW...
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Mise en œuvre du soudage FSW
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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