Il existe de nombreux types de méthodes de soudage par friction qui peuvent optimiser votre processus de fabrication. Dans cet article, nous allons passer en revue plusieurs types différents. La compréhension de ces différents types vous aidera à décider lequel peut augmenter la précision et réduire le coût total et le temps de cycle pour votre application.

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Qu’est-ce que le soudage par friction ?

Avant de décomposer les différents types, définissons le processus de soudage à l’état solide connu sous le nom de soudage par friction. Le soudage à l’état solide fait référence aux procédés de soudage qui n’utilisent pas de chaleur externe. Au lieu de cela, une pression externe est appliquée à un état solide pour former la soudure. Dans le soudage par friction, les pièces à assembler tournent l’une par rapport à l’autre. Ce mouvement crée un frottement, qui chauffe les matériaux au niveau des surfaces de contact. Une force de pression élevée est appliquée jusqu’à ce que le cycle de soudage soit terminé. Le soudage par friction peut être utilisé pour joindre une variété de barres et de tubes métalliques (tels que l’acier et l’aluminium) dépassant 100 mm de diamètre.

Comment fonctionne le soudage par friction

Le soudage par friction fonctionne en suivant les principes fondamentaux de la friction. Le procédé utilise la friction pour créer une chaleur de formation de plastique à l’interface de la soudure. Par exemple, la chaleur de friction créée sur l’acier se situe généralement autour de 900-1300 degrés centigrades. Une fois la température appropriée atteinte, une force de pression externe est appliquée de manière croissante jusqu’à ce que les pièces forment un joint de soudure permanent.

Bien qu’il existe plusieurs types de soudage par friction, ils suivent tous un principe de fonctionnement commun. Tout d’abord, une pièce est placée dans un mandrin entraîné par un rotor, tandis que l’autre est maintenue immobile. Le rotor permet à la pièce montée de tourner à grande vitesse. Une force de pression est appliquée à la pièce fixe, la mettant en contact avec la pièce en rotation. Lorsque les pièces se touchent, une force de friction élevée est créée et génère une chaleur importante sur les surfaces en contact jusqu’à ce que les deux matériaux se ramollissent, ce que l’on appelle également la plastification. Une fois que les matériaux ont atteint un état de plastification, une pression de forgeage plus élevée est appliquée à la pièce statique, forçant les deux matériaux à se souder. Une fois que les pièces se sont soudées et que l’interface commence à refroidir, le rotor s’arrête lorsque la température diminue et que les matériaux se resolidifient. La pression de forgeage est maintenue pendant quelques secondes, puis relâchée, et la soudure est alors terminée.

5 Types de soudage par friction

Soudage par friction par inertie

Qu’est-ce que le soudage par friction par inertie ? Le soudage par friction par inertie présente des volants de différentes tailles qui sont fixés au mandrin et à l’arbre de la broche. Un moteur est relié à l’arbre de la broche pour faire tourner la pièce. Au début du cycle de soudage, le moteur est relié à l’arbre de la broche et fait tourner la pièce à la vitesse de rotation souhaitée. Une fois la vitesse désirée atteinte, le moteur est déconnecté de l’arbre de la broche. En fonction du poids de la pièce, de l’arbre de la broche, du mandrin et des volants, une inertie de rotation est créée par les composants en rotation libre. À ce stade, le processus de soudage par friction décrit ci-dessus a lieu, utilisant l’inertie de rotation pour créer de la chaleur par friction lorsque les pièces sont réunies… Découvrez pourquoi vous devriez combiner le soudage par inertie avec l’usinage CNC.

Soudage par friction à entraînement direct

Dans ce processus, le moteur d’entraînement de la broche est fixé en permanence à l’arbre de la broche. Le moteur continue à entraîner la pièce rotative pendant que les deux pièces sont rapprochées, créant ainsi la chaleur de friction. Sur la base d’un programme CNC défini, la broche est continuellement ralentie pendant le processus de soudage, et s’arrête à un point prédéterminé. Ce type de soudage par friction est bénéfique lorsqu’une orientation spécifique entre les composants soudés est souhaitée.

Soudage par friction linéaire

Ce procédé est similaire au soudage par friction par inertie ; cependant, le mandrin mobile ne tourne pas. Au lieu de cela, il oscille dans un mouvement latéral. Les deux pièces sont maintenues sous pression tout au long du processus. Ce processus exige que les pièces présentent une grande résistance au cisaillement et implique des machines plus complexes que le soudage par inertie. Un avantage de cette méthode est qu’elle offre la possibilité d’assembler des pièces de n’importe quelle forme (au lieu de seulement des interfaces circulaires).

Soudage par friction-malaxage (FSW)

Le FSW est un procédé d’assemblage à l’état solide qui utilise un outil non consommable pour joindre deux pièces en vis-à-vis. La chaleur est générée par la friction entre l’outil rotatif et le matériau de la pièce, ce qui conduit à une région ramollie à l’interface. Pendant que l’outil se déplace le long de la ligne de joint, il mélange mécaniquement le matériau ramolli des deux pièces de métal, et forge l’interface de soudage par la pression mécanique appliquée par l’outil. Le FSW est utilisé dans la construction navale moderne, les trains et les applications aérospatiales.

Soudage par friction orbitale

Le soudage par friction orbitale est similaire au soudage par friction rotative, mais les deux pièces soudées sont tournées dans le même sens et à la même vitesse, mais leurs axes sont décalés jusqu’à 1/8″. Lorsque le cycle de soudage est terminé et que la rotation est ralentie, les pièces sont ramenées sur le même axe, et la pression de forgeage est maintenue pendant que les matériaux se resolidifient.

Applications

Le soudage par friction peut être utilisé pour construire de meilleurs rouleaux, tubes et arbres industriels. Le procédé est souvent utilisé pour fabriquer ces sous-ensembles pour les imprimantes industrielles, les équipements de manutention, ainsi que les applications automobiles, aérospatiales, marines et pétrolières. Parmi les autres exemples de composants, citons les engrenages, les tubes d’essieu, les chaînes cinématiques, les soupapes, les tiges de piston hydraulique, les douilles de rouleaux de camion, les arbres de pompe, les forets, les tiges de connexion, etc.

Avantages

Le soudage par friction est un procédé écologique qui ne crée pas de fumée et ne libère pas d’autres toxines nocives dans l’atmosphère. Ensuite, il offre beaucoup de contrôle sur la zone affectée par la chaleur, ce qui réduit la modification des propriétés du matériau. Il ne nécessite pas non plus de métal d’apport (ce qui réduit le coût des matières premières). Enfin, le soudage par friction offre une automatisation simple, des vitesses rapides, des soudures efficaces et la possibilité de combiner une variété de métaux.

Prêt à commencer le soudage par friction ?

Si le soudage par friction semble pouvoir bénéficier à votre application, veuillez nous contacter. Au cours de notre conversation, nous pouvons discuter du type de soudage par friction qui pourrait être votre meilleure option et si nous sommes le fournisseur le mieux placé pour souder par inertie vos sous-ensembles.