Soudage par friction : Processus, types et avantages

Le soudage par friction, comme son nom l’indique, utilise la friction pour souder les joints. Il n’y a pas de chaleur externe qui est appliquée dans le processus d’assemblage.

Donc, le soudage par friction n’est pas un processus de soudage par fusion mais un processus de soudage à l’état solide où le joint résultant est souvent aussi solide que le métal de base. Cette technique de soudage est employée dans plusieurs industries pour assembler des pièces.

Entrez dans les détails du fonctionnement de cette technique et de ses avantages.

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Si vous frottez vos paumes l’une contre l’autre, vous observerez que vos paumes deviennent chaudes. En augmentant davantage la pression et la vitesse, vous commencerez à ressentir de la chaleur.

Le même principe de production de chaleur par friction est utilisé dans le soudage par friction, où les pièces métalliques sont amenées à frotter l’une contre l’autre à une vitesse et une pression extrêmement élevées.

Cette interaction entre les deux surfaces entraîne un frottement mécanique. Même si les deux matériaux à souder peuvent sembler lisses à l’œil nu, il existe des irrégularités au niveau microscopique. Ces irrégularités sont suffisantes pour générer un frottement entre leurs surfaces.

Lorsque deux matériaux subissent un soudage par friction, le mouvement relatif entre eux et la pression qui leur est appliquée génèrent de la chaleur aux points de contact. Lorsque le processus se poursuit, la production de chaleur augmente également, et les deux matériaux commencent à devenir visqueux aux points de contact.

Encore, le mouvement entre les deux favorise le mélange des deux parties à leurs points de contact, créant un lien ou une soudure.

Différents types de soudage par friction

Tout procédé de soudage qui utilise la friction comme moyen de créer la liaison peut être qualifié de soudage par friction. Cependant, il existe fondamentalement quatre types de procédés de soudage par friction.

Voyons brièvement chacun d’entre eux pour comprendre les différences subtiles entre eux.

Soudage par friction rotative : Des deux matériaux, l’un est mis en rotation sur la surface de l’autre à l’endroit où la soudure est nécessaire. Le procédé utilise une force axiale de compression et les vitesses de rotation élevées.

Cette combinaison provoque la plastification des deux matériaux, conduisant finalement à une liaison entre les deux.

Soudage par friction linéaire : Dans ce type de soudage par friction, l’un des matériaux oscille par rapport à l’autre à des vitesses élevées avec des forces de compression importantes dans un mouvement de va-et-vient. La chaleur résultante générée aux surfaces provoque la plastification du métal, et les oxydes ou les contaminants de surface sont brûlés ou expulsés sur les côtés.

Soudage par friction-malaxage : Le soudage par friction-malaxage utilise un outil spécial avec un épaulement cylindrique et une broche profilée pour créer des soudures. La goupille s’entraîne le long de la jointure des deux pièces jusqu’à ce que l’épaulement repose sur la jointure.

L’outil tourne ensuite où la friction entre l’épaulement et la soudure ramollit le métal. La broche profilée est déplacée linéairement à travers la ligne de la soudure en remuant le métal mou et en créant une liaison dans le processus.

Soudure par points par friction-malaxage : Le soudage par points par friction-malaxage est l’un des types de soudage par friction-malaxage avec une différence majeure.

Dans le soudage par friction-malaxage, l’outil est déplacé le long du joint des pièces à usiner. Cependant, dans le soudage par friction-malaxage, l’outil est tourné à un endroit et n’est pas déplacé.

Il tourne et crée une soudure, et l’outil est soulevé, créant un trou de sortie où la broche profilée a été injectée.

La vitesse à laquelle le mouvement relatif se produit et la pression appliquée sur les pièces dépendent de l’ampleur de la chaleur nécessaire pour créer la soudure entre les deux pièces métalliques. Pour l’acier, le soudage par friction génère entre 900 et 1300 Celsius.

Soudage par inertie : est-ce la même chose que le soudage par friction ?

Beaucoup utilisent le soudage par inertie et le soudage par friction comme synonymes. Cependant, le soudage par inertie est un type de soudage par friction.

Pour être précis, le soudage par inertie est un type de soudage par friction rotative. Il tire son nom de soudage par inertie de la façon dont la rotation a lieu.

Dans cette technique d’assemblage, l’une des pièces est maintenue immobile tandis que l’autre est montée sur une broche. On fait tourner la broche à grande vitesse pour générer un frottement entre les deux surfaces métalliques.

Ici, le régime maximal de la broche est fixé et est basé sur le type de matériau qu’elle contient et la température qu’elle doit atteindre pour souder les deux pièces ensemble.

Une fois que la broche atteint le régime maximal, l’entraînement se désengage et la pièce stationnaire est confiée à la pièce en rotation. La pièce continue à tourner d’elle-même en raison de la force d’inertie résultant de l’énergie cinétique.

Quels sont les avantages du soudage par friction ?

Toutes les techniques de soudage ne garantissent pas les mêmes résultats d’assemblage. Par conséquent, le type de soudage est choisi en fonction des propriétés conférées au joint par le procédé de soudage.

Discutons de certains des avantages de l’utilisation du soudage par friction :

permet de joindre des métaux dissemblables : L’un des principaux avantages du soudage par friction est qu’il peut être utilisé pour joindre des métaux dissemblables.

Certains des joints à friction bimétalliques courants sont :

• Aluminium à acier
• Cuivre à aluminium
• Titanium à cuivre
• Alliage de nickel à acier

En règle générale, tout métal forgeable peut être soudé par friction. Cela donne plus de liberté aux ingénieurs car ils peuvent créer des structures bimétalliques grâce au soudage par friction.

Les joints cuivre-aluminium sont communément considérés comme infroissables, mais avec le soudage par friction, c’est possible.

Il n’y a pas d’application externe de chaleur ou de flux : Le soudage par friction ne nécessite pas d’application externe de chaleur ou de flux, gardant le processus facile et moins salissant.

Minimum ou pas de défauts : L’un des avantages du soudage à l’état solide est qu’il contient un minimum ou aucun défaut par rapport au soudage par fusion. Les mêmes effets sont reportés sur le soudage par friction.

Procédé très rapide : Le soudage par friction est considéré comme l’une des méthodes de soudage les plus rapides, cadencée jusqu’à deux fois ou même 100 fois plus vite que les soudures par fusion normales.

Ne nécessite pas beaucoup de préparation de surface : Les surfaces usinées, coupées à la scie ou cisaillées peuvent être assemblées par soudage par friction. Cependant, la présence de lubrifiants ou d’huiles n’est pas autorisée pour des conditions de soudure optimales.

Le soudage par friction est un terme générique qui englobe plusieurs types de procédés de soudage. De nombreuses industries s’appuient sur le soudage par friction pour créer des joints autrement infranchissables.

C’est un procédé rapide, efficace et l’une des options les plus populaires en matière de soudage à l’état solide.