Qu’est-ce que le soudage par friction malaxage – FSW?
Le soudage par friction malaxage (abrégé FSW pour « Friction Stir Welding ») est un procédé d’assemblage innovant. Cette approche a recours à un outil non consommable pour assembler deux pièces de matériau sans faire fondre le matériau des outils, ce qui en fait une solution efficace.
Dans ce processus, la friction génère de la chaleur entre l’outil et le matériau, ce qui ramollit le matériau. Pendant que l’outil bouge, il permet aux deux matériaux de se mélanger un peu comme si l’on joignait de l’argile ou de la pâte. Cette méthode est principalement utilisée sur l’aluminium corroyé ou extrudé et pour les structures qui nécessitent une plus grande résistance de soudure. Elle peut également être utilisée pour assembler une variété d’alliages et d’aciers.
Des progrès récents ont permis à cette méthode de souder des polymères entre eux ainsi que des métaux dissemblables. Ainsi, le procédé FSW peut être utilisé dans une variété d’industries. La technique a été inventée en 1991, et le développement du processus a continué l’année d’après. Au milieu des années 1990, elle a été adoptée pour une utilisation généralisée par de nombreux fabricants et industries différents.
Propriétés mécaniques et microstructure
Il a été prouvé que le soudage FSW présente de meilleures propriétés mécaniques lors du soudage d’alliages que d’autres méthodes de soudage plus traditionnelles, comme le soudage à l’arc. Les propriétés mécaniques de la soudure par étincelage sont généralement constituées de trois microstructures primaires : une pépite de soudure, une zone affectée thermiquement et une zone affectée thermo mécaniquement (ZATM).
Bien que techniquement, la pépite de soudure et la ZATM soient toutes deux des zones affectées thermo mécaniquement, elles sont considérées comme des microstructures distinctes. En effet, la pépite de soudure subit une recristallisation dynamique, ce qui n’est pas le cas de la ZATM. Cela dit, les compositions exactes et l’étendue de la composition microstructurale dans les zones mentionnées ci-dessus dépendent entièrement du matériau et des conditions de pressage.
Celles-ci varient sous l’influence de différents facteurs tels que les paramètres de soudage ou la configuration de l’outil FSW utilisé.
Avantages et inconvénients
Le FSW présente plusieurs avantages par rapport aux autres méthodes de soudage en raison de sa nature à l’état solide. Les problèmes associés au processus de refroidissement d’autres formes de soudage, tels que la fissuration, la porosité ou la redistribution, sont évités. Il tolère également mieux les variations du processus et des matériaux et présente moins de défauts. Cela ne veut pas dire qu’il n’y a pas de défauts, bien que ceux-ci aient tendance à se produire si le processus n’est pas effectué correctement.
Avantages du Soudage par Friction Malaxage – FSW
Les avantages du soudage FSW par rapport à d’autres formes plus traditionnelles de soudage peuvent être extrêmement bénéfiques pour ses applications industrielles. Dans son état soudé, il possède de solides propriétés mécaniques. Il est également plus économique car il n’est pas nécessaire d’utiliser des consommables comme pour les autres formes de soudage. En outre, il peut être effectué depuis de nombreuses positions différentes, car il n’y a pas de bain de soudure. Il existe également d’autres avantages en termes de performances et de coûts, comme le fait que cette technique peut être automatisée facilement sur des fraiseuses simples, qui ont des coûts d’installation plus faibles et dont l’utilisation nécessite moins de formation.
Elle ne nécessite pas non plus de préparation spéciale de la zone avant le soudage, ce qui permet d’accélérer le processus. De plus, l’impact sur l’environnement est moindre car il ne produit pas de fumées, d’éclaboussures ou de rayons UV. Enfin, elle offre également un résultat esthétiquement plaisant, minimisant le besoin d’un usinage coûteux après le soudage. Elle peut également être utilisée pour souder des matériaux plus fins, à condition qu’ils présentent la même résistance au joint.
Inconvénients
Comme pour toute technologie, il y a aussi des inconvénients. Par exemple, cette méthode peut laisser un trou de sortie lorsque l’outil est retiré. Elle peut également nécessiter une force d’appui plus importante et un système de serrage très résistant pour maintenir les plaques ensemble. La question se pose également de savoir si elle prend plus de temps ou non, le taux de traversée peut être plus lent que d’autres techniques, mais ce temps pourrait être rattrapé dans la mesure où elle ne nécessite pas autant de passages.
Le processus exige plus de précautions entre les bords à assembler, car il n’y a pas de matériau supplémentaire pour stabiliser les matériaux et remplir les espaces au fur et à mesure qu’ils sont soudés. Enfin, il peut être moins flexible que d’autres processus tels que le soudage manuel et à l’arc.
Quelles industries peuvent bénéficier du soudage FSW ?
De nombreux secteurs d’activité peuvent bénéficier des solutions de soudage industriel. Tout d’abord, la construction navale et la fabrication offshore. Sur le plan commercial, il a été utilisé pour fabriquer diverses parties de navires, allant des panneaux de congélation des poissons en passant par les panneaux de pont et même jusqu’aux plateformes d’atterrissage des hélicoptères. Le procédé FSW a également été utilisé comme méthode principale dans la construction de navires entiers, de la poupe à la proue. De nombreuses entreprises tirent profit de l’utilisation du procédé FSW dans la construction de navires, mais son utilisation la plus notable est sans doute le blindage des navires d’assaut amphibie. C’est en fait l’un des moyens les plus simples d’augmenter l’efficacité en réduisant le poids. Les navires n’ont pas le poids ajouté et inutile dû aux rivets, aux écrous à sertir ou à la soudure traditionnelle. Le FSW n’ajoute donc pas de poids à la structure. TRA-C industrie est implanté en France et au Canada pour partager son expérience en FSW à l’international.
L’industrie aérospatiale
Les possibilités offertes par le soudage par friction malaxage dans l’industrie ne s’arrêtent pas là. Il a également trouvé sa place dans l’industrie aérospatiale. Il a été utilisé sur de nombreux lanceurs non réutilisables, dont le premier avait un module interétage soudé par friction-malaxage. Il a également été utilisé pour des réservoirs externes, des fusées, des rampes et même un article de test à la Nasa. Le procédé FSW est un choix populaire pour la construction de nombreux aspects du voyage aérospatial. Pour cette industrie, le FSW rend simplement le processus de soudage plus facile à gérer. L’ingénierie aérospatiale a recours à des alliages d’aluminium difficiles à souder, ce qui peut faire échouer les tentatives de soudage traditionnelles. Le FSW facilite également l’assemblage d’alliages dissemblables, ce qui a longtemps été un défi en raison des différentes propriétés du métal.
L’industrie automobile
Le FSW a également été utilisé dans la fabrication de pièces automobiles telles que les berceaux de moteur et les jambes de suspension. De nombreuses entreprises exploitent avec succès cette méthode de production pour la fabrication de pièces automobiles telles que les tunnels de moteur ou les remorques à plateau. Ces pièces peuvent être utilisées pour assembler des tôles d’aluminium à des supports pour le coffre ou le capot et même pour les portes de nombreux véhicules. Les possibilités d’utilisation sont vastes. Les constructeurs automobiles choisissent le FSW pour la stabilité qu’il offre, ce qui se traduit par une usure moindre et une consommation de carburant plus économique.
L’industrie ferroviaire
Le FSW a également été utilisé par de nombreux chemins de fer. Il a été utilisé pour fabriquer des panneaux de toit et des panneaux latéraux pour de nombreux trains dans plusieurs pays. Il a été également utilisé pour fixer des panneaux de plancher dans des wagons de train à deux étages. C’est un choix idéal comme dissipateur thermique pour le refroidissement des locomotives électroniques à haute puissance, et le FSW assure un excellent transfert de chaleur. Plus que tout autre, cette industrie a apparemment mis l’accent sur les avantages qu’offre le soudage par friction pour la sécurité en cas d’accident ; il s’agit de l’une des meilleures pratiques de soudage pour créer des conceptions sûres.
L’industrie manufacturière
Le procédé FSW est également utilisé à des fins de fabrication. Les panneaux de façade et les plaques cathodiques sont fabriqués selon cette méthode par de nombreux fabricants différents. Il a aussi trouvé son utilité dans la production de trancheurs de viande, de cuves à vide pour rayons X, d’unités de chauffage, de ventilation et de climatisation. De plus, le FSW est utilisé pour le confinement des déchets nucléaires dans des bidons de cuivre épais. Il a également une utilité dans la production d’échangeurs de chaleur, de couteaux de chasse et d’hélices de bateaux.
La robotique
Le FSW est aussi utilisé dans la robotique, bien qu’il s’agisse d’un développement relativement nouveau qui dépend de l’avancement d’autres technologies. Néanmoins, le recours au FSW offre un potentiel considérable dans ce secteur, qui reste largement inexploité en raison notamment de l’émergence progressive de l’industrie dans son ensemble.
En conclusion
Le procédé FSW a de nombreuses utilisations dans une multitude d’industries différentes, qui pourraient toutes bénéficier de l’adoption de cette technique. Que ce soit parce que c’est une forme de soudage moins lourde, ou qu’elle offre plus de stabilité et de sécurité. Ou peut-être simplement parce qu’elle présente des avantages en termes de performances et de coûts ou qu’elle est plus rapide et plus respectueuse de l’environnement. Le groupe TRA-C industrie développe cette technologie en France et au Canada afin de proposer ces savoir-faire à l’international.
