Le soudage par friction malaxage Principes et applications

Le soudage par friction malaxage a été breveté en 1991 par The Welding Institute au Royaume-Uni. Depuis son invention, ce procédé d’assemblage à l’aide duquel des soudures sont réalisées à l’état solide a connu un essor rapide. Initialement développé pour l’assemblage de pièces en aluminium, son utilisation s’est progressivement étendue au soudage de plusieurs autres matériaux.

Cet ouvrage s’adresse à toute personne désireuse de trouver une information pertinente et accessible pour comprendre et utiliser efficacement ce nouveau procédé. Il cumule diverses connaissances acquises par les auteurs au cours de leurs travaux de recherche dans ce domaine. À l’aide d’exemples choisis, ce livre fournit aux lecteurs les informations nécessaires pour développer de manière réfléchie et optimale de nouvelles applications du soudage par friction malaxage.

Le livre présente d’abord les avantages et inconvénients du procédé avant de présenter les moyens de réalisation (équipements, géométries des assemblages et paramètres opératoires). Une description des mécanismes physiques sous-jacents est par la suite proposée avant d’aborder les aspects spécifiques du soudage de différents matériaux. Finalement, certaines applications industrielles et variantes du procédé telles que le soudage par points ou le traitement de surface par friction malaxage sont décrits.

CHAPITRE 1

PRÉSENTATION DU SOUDAGE PAR FRICTION MALAXAGE

1.1. Historique du soudage

1.2. Classification des méthodes de soudage

1.3. Description du procédé

1.4. Principaux avantages et inconvénients du soudage par friction malaxage (FSW)

1.4.1. Avantages liés à l’absence d’une phase liquide et à de faibles températures

1.4.2. Avantages opérationnels

1.4.3. Limitations

1.5. Aspects économiques

1.5.1. Investissement en capital

1.5.2. Réduction des coûts de production

1.6. Développement et brevets

Références

CHAPITRE 2

ÉQUIPEMENTS ET ASSEMBLAGES

2.1. Généralités et terminologie

2.2. Phases de soudage

2.3. Géométrie des assemblages

2.4. Outils utilisés pour le soudage

2.4.1. Détails géométriques

2.4.2. Matériaux utilisés

2.4.3. Géométrie des épaulements

2.4.4. Géométrie des pions

2.4.5. Dimensions de l’épaulement et du pion

2.4.6. Outils avec pion fixe et ajustable

2.4.7 Outils avec simple et double épaulement

2.5. Descriptions des équipements utilisés

2.5.1. Architectures des équipements

2.5.2. Types d’asservissement

2.6. Système de bridage des pièces

Références

CHAPITRE 3

MÉCANISMES PHYSIQUES DU PROCÉDÉ DE SOUDAGE PAR FRICTION MALAXAGE ET MODÉLISATION

3.1. Généralités

3.2. Effet du soudage par friction malaxage sur la microstructure

3.3. Défauts rencontrés dans les soudures

3.3.1. Principaux défauts dans les soudures bout à bout

3.3.2. Principaux défauts dans les soudures en recouvrement

3.3.3. Principaux défauts dans les soudures réalisées avec un outil à double épaulement

3.3.4. Exigences de qualité et de contrôle

3.3.5. Contraintes résiduelles

3.4. Méthodes d’inspection

3.5. Analyse mécanique et énergétique du FSW

3.5.1. Couple appliqué sur l’outil et conditions de contact entre l’outil et le matériau

3.5.2 Force d’avance et force axiale

3.5.3. Aspects énergétiques

3.6. Étude thermique du procédé

3.6.1. Distribution et évolution de la température

3.6.2. Effet des conditions de support et de refroidissement

3.6.3. Modèles thermiques

3.6.4. Effets du préchauffage ou du refroidissement lors du soudage

3.6.5. Effets des traitements thermiques post-soudage

3.7. Écoulement du matériau

3.8. Modélisation du FSW

Références

CHAPITRE 4

SOUDAGE DES ALLIAGES D’ALUMINIUM

4.1. Généralités

4.1.1. Alliages corroyés

4.1.2. Alliages de fonderie

4.2. Normalisation du soudage par friction malaxage pour les alliages d’aluminium

4.3. Conditions optimales de soudage

4.4. Caractérisation des soudures

4.4.1. Soudures bout à bout

4.4.2. Soudures en recouvrement

4.5. Soudage des alliages d’aluminium corroyés

4.6. Soudage des alliages d’aluminium de fonderie3

4.7. Soudage entre deux alliages d’aluminium différents

4.8. Soudage des matériaux composites à base d’aluminium

• Lyne St-Georges Ph. D. Génie mécanique, ing., MBA est professeure au Département des sciences appliquées de l'UQAC depuis 2000. Elle a également travaillé chez Pratt & Whitney Canada à titre d'ingénieure principale en RD.
• Coauteur : Laszlo I. Kiss Ph. D., Dr. h.c. génie mécanique est professeur au Département des sciences appliquées à l'UQAC depuis 1989 et a été professeur à l'Université Technique de Budapest.