Comment le soudage par friction malaxage peut être utilisé dans l’ingénierie aérospatiale ?
L’aluminium et les alliages d’aluminium sont des matériaux largement utilisés dans l’ingénierie aérospatiale. Le matériau est léger mais très résistant par rapport à sa densité. Ce métal et ses alliages sont donc idéaux pour les applications nécessitant des structures légères mais robustes. Il s’agit donc d’un matériau prisé par l’ingénierie aérospatiale, car le poids est déterminant pour la production d’avions efficaces.
Cependant, les propriétés de l’aluminium, qui le rendent précieux pour la production de véhicules légers, constituent également un obstacle à la fabrication. Il a un point de fusion relativement bas et est assez peu réactif. Cela signifie que les moyens traditionnels de soudage de l’aluminium et des alliages d’aluminium entre eux et avec d’autres matériaux ne peuvent plus être utilisés. En utilisant les méthodes conventionnelles de soudage par fusion, le soudage de l’aluminium est difficile car il est susceptible de présenter des défauts, des contraintes résiduelles et des déformations autour de l’assemblage.
Le soudage par friction malaxage (FSW) est une approche innovante pour assembler les alliages structurels utilisés dans les avions. Lisez la suite pour en savoir plus sur ses utilisations dans l’ingénierie aérospatiale.
Qu’est-ce que le soudage par friction malaxage ?
Le soudage par friction malaxage ou FSW est une méthode de soudage à l’état solide qui repose sur un outil tournant rapidement. Cet outil est forcé le long de la ligne où une jonction est souhaitée entre les composants. Cela produit de la chaleur entre les matériaux contigus par friction, ce qui donne une soudure robuste formée par le brassage des matériaux constitutifs des deux pièces.
Lorsque l’outil passe au-dessus de la ligne de jonction, le matériau chauffé s’écoule autour de l’outil. Ce matériau est soumis à des niveaux extrêmes de déformation plastique. Une fois la passe terminée, le métal se recristallise en une structure granulaire au centre de la soudure. La zone de la soudure elle-même est souvent appelée « zone de noyau ». Celle-ci est entourée par le matériau qui contraint la zone et est déformée par le passage de l’outil. Le reste des composants n’est donc pas exposé à des déformations plastiques importantes, ce qui rend l’élément d’aéronef beaucoup plus robuste sur le plan structurel.
L’assemblage aérospatial traditionnel
Jusqu’au milieu des années 1950, le soudage au gaz était le moyen le plus courant pour les fabricants d’assembler les matériaux utilisés dans la construction des avions. Cette méthode était utilisée pour les matériaux d’une épaisseur inférieure à 3/16 pouce. Ce procédé a été progressivement remplacé par le soudage à l’arc en raison de son caractère plus économique.
Le soudage oxyacétylénique et le soudage à l’arc électrique ont été largement utilisés dans l’industrie aérospatiale pour fabriquer et réparer les avions.
Le soudage TIG a également été développé à la fin des années 1930. Cette forme de soudage est utilisée pour assembler le magnésium et est encore largement utilisée dans l’industrie à cette fin. Elle peut également être utilisée pour assembler des composants en acier inoxydable et pour souder l’aluminium et les alliages d’aluminium. Cette forme d’assemblage est largement utilisée dans la maintenance et la réparation des avions.
Il existe deux principaux types de soudage à l’arc. Le soudage à l’arc avec électrode enrobée (SMAW) et le soudage à l’arc sous protection gazeuse avec électrode fusible (MIG). Ces derniers ont des utilisations différentes. Le soudage SMAW est parfois utilisé lorsque des composants en acier doivent être assemblés, et le soudage MIG est utilisé depuis un certain temps pour la fabrication à grande échelle.
Toutefois, aucune de ces méthodes ne convient parfaitement pour assembler l’aluminium à d’autres composants. L’aluminium étant un matériau difficile à souder par fusion, l’utilisation de ces approches peut donner des résultats défavorables.
Pourquoi le soudage par friction malaxage est considéré comme le meilleur procédé pour souder l’aluminium?
Le FSW présente plusieurs avantages distincts par rapport au soudage par fusion classique pour les utilisations aérospatiales. Ceux-ci sont principalement liés à la façon dont il permet de coller l’aluminium et les alliages d’aluminium, mais le processus peut également être nettement plus économique et écologique que le soudage traditionnel.
Comme mentionné ci-dessus, l’aluminium n’est pas un matériau idéal pour le soudage à l’arc. Cela est particulièrement vrai si un avion nécessite l’assemblage de composants en acier ou en cuivre avec l’aluminium.
Lorsque l’aluminium et l’acier sont assemblés au moyen du soudage par fusion, les propriétés structurelles très différentes des matériaux peuvent poser des problèmes. Le problème le plus courant est la formation de composés intermétalliques fragiles entre les composants. Ceux-ci sapent la force d’un joint. Les avions étant régulièrement exposés à des forces importantes, les liaisons entre les composés doivent être aussi robustes que possible. Le soudage à l’arc n’est donc pas idéal pour l’utilisation de l’aluminium en ce qui concerne le domaine aérospatial.
Des inserts bimétalliques peuvent être utilisés pour contourner ce problème. Sinon, les fabricants peuvent utiliser le revêtement par immersion de l’acier pour réussir à assembler les matériaux. Toutefois, il s’agit de solutions imparfaites qui nécessitent des matériaux supplémentaires.
Le procédé FSW ne fait appel à aucun autre métal que ceux qui doivent être assemblés les uns aux autres. Cela peut rendre le processus d’assemblage des matériaux destinés à être utilisés dans les avions beaucoup plus rentable, car moins de métaux sont nécessaires. Le procédé peut être utilisé sur des matériaux épais, il est entièrement automatisé et rapide. De plus, aucun gaz de protection n’est nécessaire, ce qui augmenterait considérablement le coût du soudage par fusion.
Le procédé FSW est également parfaitement adapté à l’ingénierie aérospatiale, car il permet aux fabricants d’éviter l’utilisation de fixations entre les composants. Sans ce procédé, les ingénieurs aérospatiaux doivent utiliser des millions d’éléments de fixation pour assembler les matériaux utilisés dans les avions. Ceux-ci sont superflus si le procédé FSW est utilisé pour réaliser les joints, ce qui permettrait de réaliser des économies substantielles en termes de coûts et de poids dans la fabrication des avions.
L’approche de TRA-C industrie concernant le soudage aérospatial
TRA-C Industrie est une entreprise leader spécialisée dans le FSW. Comme indiqué plus haut, cette méthode peut s’avérer précieuse dans le domaine de l’ingénierie aérospatiale, et TRA-C industrie est l’une des rares entreprises européennes à proposer une approche totalement adaptée à la production d’équipements de haute qualité.
TRA-C industrie utilise le procédé FSW dans ses processus de fabrication depuis 2009. Au cours de cette période, presque tous les aspects de cette méthode d’assemblage ont été améliorés et affinés. Le processus de FSW proposé par TRA-C industrie est efficace, rapide et respectueux de l’environnement. En outre, la technique peut être appliquée à certains des matériaux les plus couramment utilisés dans l’ingénierie aérospatiale, de sorte qu’il est possible de créer des assemblages robustes entre l’aluminium et d’autres métaux. Par conséquent, l’approche innovante de TRA-C industrie en matière de soudage est parfaitement adaptée à l’industrie aérospatiale.
Dans l’ensemble, l’approche innovante de TRA-C industrie visant à améliorer les méthodes de soudage de métaux hétérogènes au moyen du procédé FSW et l’accent mis sur la robotique et les processus automatisés sont parfaitement adaptés à la fabrication aérospatiale. Lors de la production d’avions, il est essentiel de réaliser des soudures présentant une résistance mécanique élevée. Grâce aux approches automatisées de TRA-C industrie, de telles soudures sont possibles avec un haut degré de reproductibilité et d’efficacité.
Grâce à notre implantation au Canada, nous répondons également à toutes les demandes Nord-Américaines.
