Le soudage par friction linéaire élargit son champ d’applications
La plus grande machine de soudage par friction du monde ouvre un nouveau champ de possibilités pour la fabrication de pièces mécano-soudées qui devaient auparavant être réalisées en métal massif.
Baptisée E100, cette nouvelle machine de soudage par friction la plus grande du monde. Elle est capable de souder une surface de 10.000 mm², soit près du double de ce qui était réalisable jusqu’à ce jour, et établit un nouveau record de charge de forge en soudage porté désormais à 100 t. Mise au point par Moog et Thompson Friction Welding, elle élargit le champ d’applications du soudage par friction linéaire (LFW) dans l’automobile et l’aéronautique à la fabrication de composants comme les planchers de véhicule et la fixation des aubes de turboréacteur.
La soudeuse E100 et son système de commande représentent un progrès majeur pour l’industrie car c’est la première fois que le soudage par friction est appliqué à une telle échelle. Par rapport à la commande manuelle, ses systèmes de manipulation automatiques et ses fonctions d’ouverture/fermeture rapides permettent de réduire les temps de cycle de production et il suffit d’environ 30 secondes pour recharger les accumulateurs dans le cas de la soudure la plus longue ou la plus large.
Cette machine ouvre un nouveau champ de possibilités pour la fabrication de pièces mécanosoudées qui devaient auparavant être réalisées en métal massif, procédé dans lequel les pertes de matière peuvent atteindre 80 %. Elle est susceptible de révolutionner la fabrication des turboréacteurs par la réduction des temps de cycle et une réduction spectaculaire des chutes de métaux onéreux comme le titane.
Révolutionner les habitudes de la spécialité
« Notre société est réputée pour mettre sur le marché des procédés de soudage par friction, surtout dans le domaine des techniques et des machines de soudage par rotation. Toutefois, ces techniques ne conviennent pas à toutes les pièces et nous avons jugé opportun de développer une machine qui apporte des avantages de coût de fabrication aux avionneurs et aux constructeurs automobiles » déclare Alan Shilton, directeur général de Thompson Friction Welding qui a construit l’E100 dans son usine du Royaume-Uni et a trouvé en Moog un expert en matière d’hydraulique, de conception des systèmes d’asservissement, d’ingénierie de commande et de fabrication.
Pour Steve Darnell, responsable commercial pour le Royaume Uni chez Moog, « le défi à relever consistait à mettre au point un système de commande hydraulique des mouvements adapté à une nouvelle machine qui devait révolutionner les habitudes de la spécialité en termes de taille et de capacité. La machine pèse 100 t, est haute de 2,5 m et est capable d’appliquer une force énorme pouvant atteindre 100 t sur le joint à souder. Pour cela Moog devait concevoir et fabriquer un servosystème hydraulique à hautes performances adapté à la tâche. ». Ainsi, Moog a développé et fourni :
- un système de commande en boucle fermée assurant une réponse rapide pour des amplitudes élevées, doté de techniques de commande numérique perfectionnées pour une maîtrise précise du procédé de soudage. Des valves ont été conçues pour fonctionner 3 à 4 fois plus vite que la normale ;
- un ensemble de servovalves à commande numérique travaillant à des débits de crête pouvant atteindre 4 500 l/min et sur une plage de fréquence de 75 à 100 Hz pour les soudures de grandes dimensions ;
- un groupe hydraulique délivrant la puissance instantanée de 2 MW nécessaire pour actionner le système ;
- 7 accumulateurs de 400 l assurant le fort débit d’huile de crête (4 500 l/mn) requis pour le soudage.
La soudeuse E100 est un développement important à la lumière des aspects singuliers du soudage par friction linéaire. Si ce dernier impose une architecture mécanique et une commande plus complexes que les techniques de soudage par rotation, il présente l’avantage de pouvoir souder des joints moulés de n’importe quelle forme. Contrairement au soudage par rotation, le porte-outil oscille latéralement au lieu de tourner et les deux surfaces sont en contact à une vitesse beaucoup plus élevée, ce qui oblige à appliquer en permanence une pression élevée sur les deux éléments à souder.
Les avantages de la fabrication par préformage en soudage par friction linéaire sont nombreux. Ce procédé permet de fabriquer des formes complexes sans les chutes de matière généralement liées à l’usinage d’un bloc massif, à la fonte ou la forge, d’où des gains de temps de fabrication et de coût de matière. Les pièces ainsi produites étant proches de leur forme définitive, très peu d’usinage est nécessaire pour obtenir la pièce fonctionnelle finie.
Par Marc Chabreuil
