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Auteur(s)
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Roland CAZES : Ingénieur de l’École supérieure d’électricité - ex‐Directeur des recherches, Société Sciaky
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Lire l’articleINTRODUCTION
Connu dès la fin du siècle dernier, mais rarement employé, le soudage par friction a été développé sous sa forme industrielle en Union soviétique vers 1956 puis en Grande‐Bretagne et aux États‐Unis quelques années plus tard.
Le soudage par friction permet de réaliser des assemblages en bout de deux pièces dont l’une au moins a une symétrie de révolution. Il met en œuvre l’effet thermique engendré dans leur plan de joint par la rotation rapide sous pression des pièces l’une sur l’autre ou encore par friction. La puissance de chauffe résulte du couple résistant et de la vitesse de rotation maintenue en principe constante. C’est un procédé d’assemblage global qui se classe parmi les procédés de forgeage. Du fait du fluage du matériau pendant la friction et lors du forgeage, la température de fusion n’est jamais atteinte.
Il est difficile d’emploi sur des matériaux n’ayant pas de caractéristiques favorables au phénomène de friction et en particulier les matériaux très électroconducteurs tels le cuivre et ses alliages.
Dans une application donnée, il peut entrer en compétition favorable avec les autres procédés utilisables, à savoir et essentiellement : le soudage en bout par résistance ou par étincelage, le soudage par bossage annulaire, le soudage par faisceau d’électrons et le brasage. Son point fort se situe au niveau de sa source de chaleur – de nature mécanique – particulièrement facile à réaliser et à maîtriser grâce à sa stabilité naturelle. Il en découle pour les machines une morphologie très simple et des avantages intéressants : pas d’appel de courant élevé, pas de projections, des outillages sans usure, pas d’apport de métal coûteux, un contrôle aisé, etc., appréciés dans les ateliers de construction mécanique.
Pour autant que l’on puisse appliquer des serrages appropriés à la transmission du couple de friction et de l’effort de forgeage, il prend la première place par rapport aux autres.
Le lecteur pourra également se reporter à l’article Procédés de soudage- Principes généraux et critères de choix pour les différents procédés de soudage.
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5. Machines à souder
Une machine à friction se caractérise en première approche par l’effort maximal qu’elle peut produire au forgeage. Ce paramètre fournit, en effet, une indication de la taille de machine ainsi que de sa capacité. On admet que, en soudage d’aciers peu alliés, l’effort unitaire moyen de forgeage est de 8 à 12 daN /mm 2 (tableau 2).
Cela permet de déduire :
-
la section maximale pleine ou tubulaire soudable par la machine ;
-
la puissance et la vitesse de broche pour une section pleine correspondante.
À titre d’exemple, le tableau 6 fournit les caractéristiques de quelques machines à souder par friction pilotée.
Il existe actuellement sur le marché des équipements allant de quelques centaines de newtons à 200 000 daN et plus.
5.1 Morphologie des machines
On considère :
-
les machines standards d’emploi général ;
-
les machines spécifiques adaptées à un travail particulier.
Dans chacun de ces domaines, les machines peuvent se distinguer par leur cinématique de principe et par la disposition relative de leurs éléments.
Une machine à friction combine essentiellement une broche tournante et une commande d’avance produisant un effort, l’ensemble étant supporté par le bâti. Quelques exemples de dispositions de machines sont regroupés sur la figure 7.
Les constructeurs ont tendance à s’orienter actuellement vers des conceptions cinématiques intégrées et des efforts refermés par une conception appropriée du bâti. Les machines correspondantes gagnent en fiabilité et en performances.
HAUT DE PAGE5.2 Éléments de machines
Ce sont essentiellement la broche, le guidage de la partie mobile et le bâti, le mandrin rotatif et l’étau, la centrale hydraulique, l’armoire de commande et les accessoires éventuels (dispositif de chargement et déchargement automatiques, d’ébavurage, etc.).
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Broche :...
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